[发明专利]镁合金板式换热器及其加工成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种镁合金板式换热器及其加工成型方法。 

背景技术

制冷系统离不开换热器，板式换热器包括蒸发板和冷凝板，传统的板式换热器主要有蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板，普通的蒸发板或冷凝板一般是采用长1.2～1.8m、宽0.5～1.2m的两块1～3mm厚的304不锈钢板通过电阻焊的方法焊接而成蛇形流道或蜂窝流道，经高压气体对镁合金换热器进行胀形，使之成型为蛇形流道型与蜂窝流道型换热器，让冷媒(如R-22或氨)在中空流道中流动。由于板式换热器上的焊道多、分布密，电阻焊的方法焊接热输入较大，而且因为不锈钢线膨胀系数大、导热系数低(17w/m×kJ左右)，电阻焊接时容易产生较大的焊接残余应力，导致板式换热器焊接加工后和随后的使用过程中容易发生变形和翘曲，流道易形成死角，冷媒和冷凝机油易积聚。因此，需要采用一种更适合的焊接方法来加工板式换热器。 

镁合金具有独特的物理化学性质，它密度小，电阻率小，机械加工性能好，电阻率小和导热系数高，高比强度、高比刚度。镁合金的导热系数比不锈钢大得多，线膨胀系数比不锈钢小；镁合金对振动、冲击的能量的吸收性能好，比铝合金具有更好的延伸率，镁合金受到冲击后，能吸收冲击能量而不会产生断裂；镁合金抗蠕变性能好，镁合金随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变少。采用镁合金来代替不锈钢不但可以减轻板式换热器的重量，更能够减小焊接变形的发生，提高板式换热器的质量和工作效率。 

普通的铝合金蒸发板或冷凝板是由铝合金型材经过焊接而成的平行流板式换热器，铝合金型材壁厚、结构成型复杂，使得铝合金平行流蒸发板的重量大，消耗铝合金材料多，成本高，而且采用常规熔化焊接工艺成型的铝合金蒸发板或冷凝板质量不太稳定，板式换热器的热交换效率不太高。 

搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接方法，其焊缝中心的最高温度仅为熔化温度的80％，所以搅拌摩擦焊时不会产生与金属熔化有关的焊接缺陷。由于搅拌摩擦焊温度相对较低，焊接热输入较小，焊接后结构的残余应力或变形较小。同时，搅拌摩擦焊是一种绿色焊接 方法，焊接前及焊接过程中对环境的污染小。因此，采用搅拌摩擦焊来加工成型板式换热器可以减小焊接热输入、减小了焊接残余应力，控板式换热器的焊接变形，并且搅拌摩擦焊接效益高，不需要其他填充焊料，对环境污染小，经济效益较高，比激光焊接更有效，性价比高。 

通过采用高强镁合金材料和搅拌摩擦焊接加工成型方法能有效地解决板式换热器焊接变形和翘曲问题，使冷媒和冷凝机油流动均匀、通畅，提高板式换热器的热交换能力，减少对材料、加工、人力资源的浪费，对于节能、资源友好的可持续经济发展具有十分重要的意义。 

发明内容

针对现有蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板及其加工成型技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种新型材料结构的蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板及其加工成型方法，特别是采用新型高强镁合金材料和结构形式，代替传统的不锈钢材料和铝合金型材的结构形式来设计、加工、制造板式换热器，提高板式换热器的工作效果，减轻板式换热器的重量，减小焊接残余应力，减小焊接变形以及使用过程中发生的变形与翘曲，使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，提高板式换热器抗冷热冲击与疲劳的性能。 

本发明的目的是这样实现的：镁合金板式换热器及其加工成型方法，包括蛇形流道型与蜂窝流道型蒸发板或冷凝板，板式换热器采用高强镁合金板材，由镁合金上板、镁合金下板、进口管和出口管构成，两块高强镁合金板通过固相搅拌摩擦连接方法重叠焊接在一起，进口管和出口管插于两块高强镁合金板之间的上下两端，使用电弧焊接方法与高强镁合金板式换热器本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使板式换热器最后成型；镁合金板式换热器及其加工成型方法包括以下步骤： 

1).按结构设计要求将镁合金板进行板片加工和处理：采用预覆液压膜工艺，确保在剪切、冲压、轧制等镁合金板材加工过程中不伤害板片和表面，板材下料采用数控切割、一次成型；对板材表面进行处理，清除加工热应力，增强表面强度，提高涂膜附着力，并对镁合金板的表面进行清洁和干燥处理； 

2).将镁合金上板和镁合金下板重叠在一起，按设计要求采用搅拌摩擦焊接方法加工镁合金板式换热器的中空流道； 

3).按设计要求将两块重叠的镁合金用搅拌摩擦焊接方法密封焊合四周，形成周围环 形焊缝，只留下一个进气口通道和一个出气口通道，然后将进口管和出口管插于进气口通道和出气口通道，采用电弧焊接方法将进口管和出口管与镁合金本体密封相连；