CN108474634A

CN108474634A - 用于将管束式热交换器的管连接到管束式热交换器的管板的方法

Info

Publication number: CN108474634A
Application number: CN201780007303.8A
Authority: CN
Inventors: C·泽霍尔策; G·维默尔
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: CN108474634B; RU2018124245A3; EP3405738B1; RU2718393C2; WO2017125253A1; US20190017757A1; RU2018124245A; EP3405738A1

Abstract

本发明涉及一种用于将管束式热交换器的管(125)连接到管束式热交换器的管板(130)的方法，其中，管(125)通过激光焊接结合地连接到管板(130)，在激光焊接过程中，激光束(211)产生并聚焦在管(125)和管板(130)之间的连接区域(250)中的待焊接位置上，其中，激光束(211)运动，以在连接区域(250)上产生第一运动和叠加在第一运动上的第二运动，第二运动不同于第一运动，其中，借助于第二运动，熔池动力学特性以有针对性的方式被影响和/或形成的蒸汽毛细管以有针对性的方式被改变。

Description

用于将管束式热交换器的管连接到管束式热交换器的管板的方法

技术领域

本发明涉及一种用于将管束式热交换器的管连接到管束式热交换器的管板的方法以及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

管束式热交换器被设计用于由第一流体向第二流体传递热量。为此目的，管束式热交换器通常具有空心圆柱体，在其内部布置有多个管。可以引导两种流体中的一种经过所述管，引导另一流体特别是围绕所述管经过空心圆柱体。所述管通过其末端沿着其圆周固定至管束式热交换器的管板。

在管束式热交换器的制造方法的过程中，所述管通过其末端与所述管板例如以材料结合方式连接。根据管的数量，产生多达几万个管-管板连接。

DE102006031606A1公开了一种用于激光焊接的方法，其中，振荡运动叠加在激光束的前进运动上。该振荡运动基本上在相对于前进方向的垂直方向上进行。在此执行振荡运动的原因是实现更好的间隙桥接。

期望的是提供以不繁琐且低成本的方式使管束式热交换器的管与管束式热交换器的管板以高质量彼此连接的可能性。

发明内容

根据本发明，提出了一种用于将管束式热交换器的管连接到管束式热交换器的管板的方法以及用于执行该方法的装置，其具有独立权利要求的特征。有利的配置是从属权利要求和说明书的主题。根据本发明的方法的和根据本发明的装置的实施例和优点以类似的方式从说明书获知。

管通过激光焊接以材料结合的方式连接到管板。在激光焊接的过程中，激光束产生并聚焦在管和管板之间的连接区域中的待焊接位置上。在该连接区域中，相应的管预期以材料结合的方式连接到管板。管和管板之间的相应焊缝在该连接区域中形成。

聚焦的激光束根据第一运动或主运动或前进运动在连接区域上移动。该第一运动在连接区域上尤其沿着第一方向(前进方向)进行。该第一方向尤其对应于待形成的焊缝的主延伸方向。第二运动、特别是所谓的叠加运动叠加在激光束的该第一运动上，第二运动不同于第一运动。该第二运动尤其沿着第二方向发生，该第二方向尤其不同于第一方向。特别地，振荡运动可执行为该第二运动。为了将各个管连接到管板，根据本发明，因此执行一种激光焊接，其中，激光束的两个运动在向量几何的意义上叠加。可适当地执行所谓的具有光束振荡的激光焊接。此外，根据本发明，熔池及其特性被第二运动灵活地影响。特别地，熔池动力学特性可以以有针对性的方式被影响和/或形成的蒸汽毛细管可以以有针对性的方式被改变，例如被改变成长条形或椭圆形。基于这种改变的熔池动力学特性或蒸汽毛细管的这种改变，尤其可促进除气。管和管板之间的间隙中的潜在污染物可能导致焊接金属中出现孔隙的风险。通过影响熔池动力学特性和改变蒸汽毛细管可大大降低这种风险。

特别适合于所述熔池动力学特性的变化或蒸汽毛细管的改变的第二运动是圆形或椭圆形运动，在此0.15-0.25mm、尤其0.23mm的横向偏转，以及0.15-0.25mm、尤其0.23mm的纵向偏转是特别有利的。在这种情况下，第二运动的优选频率是3000-4500Hz，尤其3500Hz。

在这一点上应该强调的是，在本发明的情况下，使用两个运动的叠加更多是为了减少孔隙，较少是为了实现更好的间隙桥接。

激光焊接或激光束焊接在此尤其应当理解为根据DIN EN ISO 4063比如作为方法52(“焊接及相关方法–方法及顺序编号的术语列表”：“Welding and allied processes–Nomenclature of processes and reference numbers”)所定义的方法。在这种情况下，通过激光束将能量引入待连接的工件中。

在激光焊接过程中，激光束通过适当的激光器产生，例如通过CO₂激光器，CO激光器，固态激光器、尤其Nd：YAG激光器，Nd-玻璃激光器，铒-YAG激光器，盘式激光器，光纤激光器和/或二极管激光器。所产生的激光束通过光学元件，比如透镜和/或镜、例如空心镜，并聚焦在连接区域中的待焊接位置。

因此，根据本发明的用于激光焊接的装置被设计用于将管束式热交换器的管连接到管束式热交换器的管板，并且具有：用于产生激光束的激光器；第一控制单元，其用于启动第一导移机构，以产生激光束的第一运动；和第二控制单元，其用于启动第二导移机构，以产生激光束的第二运动，第一和第二控制单元被设计用于执行根据本发明的方法。在此，可将第一和第二控制单元组合成一共同的控制单元。将第一和第二导移机构组合成一共同的导移机构也是适合的。尤其每当要改装用于激光焊接的现有装置以执行根据本发明的方法时，建议分成第一控制单元和第二控制单元以及分成第一导移机构和第二导移机构。

根据本发明的用于激光焊接的装置或相应的激光焊接单元尤其具有激光器和适合的壳体，光学元件布置在该壳体中。激光器同样可布置在该壳体中，或者布置在该壳体之外，在此情况下，激光束耦合到壳体中。例如，多个光学元件或所有光学元件可布置在激光头中。激光束耦合到该激光头中。

激光束的第一和第二运动以及管-管板连接的产生可通过适合的自动控制来执行。因此，具有光束振荡的激光焊接尤其可以以自动的方式容易地执行。自动控制尤其启动用于激光焊接的装置的适当元件，以便聚焦激光束并相应地移动它。

聚焦的激光束投射在连接区域中的待焊接位置上。相应的管和/或管板在围绕该待焊接位置的区域中熔化，由此产生熔池。

激光焊接的一个特定实施例是所谓的深焊接。在这种形式的焊接中，产生的激光束的强度高于预定极限值，例如高于1MW/cm²，2MW/cm²或4MW/cm²的极限值。这种相对较高的强度导致熔池中的部分材料蒸发，从而产生金属蒸汽。激光能量的进一步吸收使得这种金属蒸汽至少部分地电离，由此产生激光诱导的等离子体或金属蒸汽等离子体。激光束的高强度还使得在熔体中形成焊接毛细管或蒸汽毛细管(也称为“锁孔”)。该蒸汽毛细管形成为腔，其填充有金属蒸汽等离子体。由于金属蒸汽等离子体的吸收度尤其高于熔体的吸收度，因此激光束的能量几乎可完全被引入到相应的管或管板中。

当激光束在连接区域上移动时，熔融材料会聚在激光束之后并凝固形成焊缝。在主运动过程中，激光束沿着第一方向移动，以便将相应的管沿着其圆周连接到管板，并因此产生围绕管的相应的焊缝。因此，主运动尤其表示围绕管的或沿着管圆周的圆形运动。

尤其在激光束的高功率水平下，可能证明难以精确地沿着连接区域中的、管和管板接触的点来引导激光束，并精确地沿着这些点产生熔池。如果不执行叠加运动且熔池仅在主运动过程中产生，则可证明难以精确地产生熔池。

叠加在主运动上的附加的第二运动或叠加运动使得能够以更大的灵活性来产生熔池。该叠加的第二运动意味着，不仅仅是在主运动的过程中将激光束尽可能精确地引导到连接区域中的限定点上并且使它尽可能精确地沿着第一方向移动。而是，激光束尤其可在延伸的宽范围内围绕这些相应点运动或振荡。叠加运动使得与主运动过程中相比可能容易地产生更宽的熔池或更宽的熔化区域。

这因此尤其产生了额外的自由度，以将激光束引导到连接区域并产生熔池。特别地，如果在主运动和/或叠加运动的过程中，激光束不能绝对精确地沿着相应的预定路径被引导、且因而不能绝对精确地沿着相应的方向被引导，则对管和管板之间产生的连接没有任何不利影响。在仅有主运动的情形下，这种精确地进行的引导会更为要紧，因为熔池将仅由主运动产生。另一方面，如果通过主运动和叠加运动的组合产生宽熔池，各个运动与相应的预定路径的轻微偏差则不重要或不大，且不会不利地影响熔池和要产生的连接。

有利地，焊缝或熔池的主延伸方向由第一运动预定。因此，第一运动尤其沿着管和管板接触的位置、尤其沿着连接区域或沿着连接区域的主延伸方向延伸。

优选地，焊缝或熔池的宽度由第二运动预定，也就是说，尤其焊缝或熔池相对于运动的第一方向垂直的或相对焊缝的主延伸方向垂直的延伸。特别地，焊缝或熔池的宽度可有意地被第二运动影响，且尤其可设为预定值。

根据一个有利的实施例，第一运动和/或第二运动通过各个光学元件在激光束的光束路径中的运动产生。为此目的，各个光学元件，尤其镜，可移位、枢转、旋转和/或倾斜。特别地，可提供第一镜，其可绕着第一轴线、例如绕着垂直轴线旋转或倾斜，且还可提供可绕着第二轴线旋转的第二镜。该第二轴线尤其可相对于第一轴线垂直地延伸，且例如是水平轴线。

替代地或附加地，第一运动和/或第二运动可有利地通过移动用于激光焊接的装置或用于激光焊接的装置的一部分来产生。该部分或整个激光焊接装置可例如借助于机械导移机构相应地移动，尤其移位、枢转、旋转和/或倾斜。在该过程中，例如，包括多个光学元件的***可一起移动。例如，多个光学元件或所有光学元件可布置在激光头中，尤其该激光头可移动。这尤其允许多个光学元件一起移动，以产生主运动和/或叠加运动。

根据一个有利的实施例，第一运动可通过移动激光焊接装置的一部分来产生，优选地是其中布置有多个光学元件的部分，例如激光头；且第二运动可通过移动激光焊接装置的该部分中的相应光学元件来产生。因此，主运动和叠加运动相应地尤其借助于不同的机构来产生。在这种情况下，激光焊接装置的相应部分和相应的各个光学元件可尤其彼此独立地启动，以便叠加激光束的两个运动。

优选地，第一运动是圆形运动，其半径基本上或完全对应于管的半径。如上面已经进一步解释的，第一运动因此优选地围绕管或沿着其圆周圆形地延伸。因此，第一方向尤其与管的圆周相切。

优选地，第二运动是圆形和/或椭圆形运动(振荡运动)。该振荡运动的半径或横向范围应小于主运动的半径，例如是5分之一，10分之一，15分之一或更小。替代地或附加地，第二运动可优选地是垂直于第一运动的平移运动，该第二运动的方向交替地反转。

管和/或管板优选地相应地由钢或有色金属制成。在这种情况下，钢应特别理解为根据DIN EN 10020：2000-07的材料，具体为“铁的质量百分比大于每种其他元素的材料，其碳含量一般低于2％，且含有其他元素。有限量的铬钢可能含有2％以上的碳，但2％是钢和铸铁之间的通常限制。”有色金属通常被理解为非铁的金属材料。尤其在钢或有色金属的管和/或管板的情况下，大大降低了当管和管板之间的间隙中存在污染物时通过改变熔池动力学特性和/或将蒸气浴毛细管改变成椭圆形或长条形促进排气而产生孔隙的风险。

有利地，管和/或管板相应地由铝或铝合金制成。这种铝材料、即铝或铝合金的使用，使得管束式热交换器尤其比其他材料(例如钢、高级钢或铬镍钢)的管束式热交换器相比结构更轻。与例如由铬镍钢制造的相应管束式热交换器相比，铝材料的管束式热交换器的质量要低50％。

为了加工铝材料的管或管板，应该注意铝与氧气快速反应，从而在相应的工件上、即在管和/或管板上形成氧化铝Al₂O₃。在待焊接的工件上因此形成氧化物层，该氧化物层尤其应该被破坏或熔化。只有破坏该氧化物层，才能将足够的能量引入工件中。该氧化物层通常具有比位于其下方的工件高得多的熔点，也就是说比管或管板的位于氧化物层下方的部分熔点高得多。例如，氧化物层可具有2000℃至2100℃的熔点，尤其大致2050℃的熔点。相比之下，取决于确切的组成，位于其下的工件可具有500℃至700℃的熔点，尤其550℃至660℃的熔点。

激光焊接使得该氧化物层破裂，尤其完全熔化，因为在激光焊接中，尤其可通过激光束实现相对较高的能量集中。能量可特别有效地被引入位于下方的工件中。因此，铝材料的管和管板可通过激光焊接以很少的努力和低成本以特别有效的方式彼此连接。

传统的焊接方法仅在一定程度上适用于焊接铝材料的管和管板，因为通常不可能充分熔化整个氧化层。在这种情况下，氧化物层的未熔化的氧化物保留在焊接金属中，其被称为氧化物夹杂物。这种氧化物夹杂物代表焊缝金属中和焊缝中的明显分离或缺陷。可通过激光焊接防止产生这种氧化物夹杂物，且可产生没有这种缺陷的整齐、干净的连接或焊缝。

有利地，可在激光焊接过程中提供填料。优选地，还可提供防护气体或处理气体，优选氩气、氦气、氮气、二氧化碳、氧气或这些气体的混合物。然而，也可在不提供防护气体和/或填料的情况下合适地执行激光焊接。

待制造的管束式热交换器在其完成的、准备就绪的状态下尤其具有多个管，其可例如布置在空心圆柱体的内部。在这种情况下，管束式热交换器可具有数百、数千或甚至尤其数万个管。此外，尤其至少一个管板(其可例如被设计为板)设置在完成的管束式热交换器中。这些管沿着其圆周在它们的端部处牢固地连接到该管板或这些管板上。管板尤其具有孔，其直径对应于管的直径。特别地，每个管通过它的端部中的一个相应地固定至这些孔中的一个。

在管束式热交换器的制造过程中，管布置在管束式热交换器内并根据需要对齐。然后，通过带光束振荡的激光焊接，以材料结合的方式将管连接到管板。在制造过程中，通过激光焊接以这种方式尤其产生达25000个管-管板连接。当所有管以材料结合方式连接到管板时，形成空心圆柱体的壳体可围绕管布置。

有利地，管与直管式热交换器的管板相互连接。这种直管式热交换器的管在空心圆柱体内尤其以直线延伸。在这种情况下，尤其设置两个管板，其可布置在直管式热交换器的相对端部处。在此，每个管以材料结合的方式通过其端部中的一个相应地连接到这两个管板中的一个。

优选地，管也可与U形管热交换器的管板相互连接。这种U形管热交换器的管在空心圆柱体内尤其以U形方式延伸。这种热交换器尤其可具有仅一个管板。由于管在这种情况下以U形方式弯曲，所以它们可通过它们的两端相应地固定至同一管板。也可想到使用彼此相邻布置的两个管板。

优选地，螺旋盘绕管束式热交换器的管和管板也可彼此连接。在这种螺旋盘绕管束式热交换器的情况下，管尤其盘绕在空心圆柱体内，即管尤其围绕轴线以圆形或螺旋形方式延伸，尤其围绕管束式热交换器的纵向轴线或主延伸轴线延伸。特别地，芯管可设置在空心圆柱体的内部，管围绕该芯管以圆形或螺旋方式布置。这种螺旋盘绕管束式热交换器尤其具有两个布置在相对端部处的管板。

此外，通过激光焊接管-管板连接可实现更进一步的优点。在激光焊接的情况下，可实现相对很高的焊接速率，由此可特别快速和有效地制造管-管板连接。此外，通过激光焊接可生成具有一致质量的可重复的管-管板连接。特别地，利用激光焊接可产生相对较窄的焊缝，由此可避免相邻管的焊缝彼此影响。

相对较厚的管板(尤其与管的壁厚相比)尤其具有相对较高的导热率，因此引入的热量非常快地消散。另一方面，相对较薄或薄壁的管适当地具有相对较低的导热率，因此引入的热量不能快速消散。尽管管板具有相对较高的导热性，激光焊接也允许将足够的能量引入管板中以使其熔化。然而，可确保管不会过早地回熔。

由说明书和附图给出本发明的其他优点和实施方案。

不言自明的是，以上所述的以及以下仍待阐述的特征可不仅以各自指定的组合方式使用，而且在不背离本发明范围的情况下以其他组合方式或者独立地使用。

依照实施例在附图中示意性地阐述本发明，下面参照附图详细地加以描述。

附图说明

图1示意性地示出了借助根据本发明的方法的一个优选的实施方式制成的管束式热交换器的一种优选的配置。

图2示意性地示出了根据本发明的装置的优选配置，其设计用于实施根据本发明的方法的优选实施例。

图3示意性地示出了根据本发明的装置的优选配置的一部分，其设计用于实施根据本发明的方法的优选实施例。

图4示意性地示出了管束式热交换器的一部分，其在根据本发明的方法的优选实施例的过程中工作。

具体实施方式

在图1中，管束式热交换器100的一个优选配置以螺旋盘绕管束式热交换器的形式示意性地示出，螺旋盘绕管束式热交换器是借助于根据本发明的方法的优选实施例制造的。

在图1a中，管束式热交换器100以剖视图示出。管束式热交换器100具有壳体110，壳体110具有流体入口111和流体出口112，以使第一流体通过壳体110。

在壳体110内布置有管束120，其包括多个管121。第二流体可通过管121。管121围绕芯管140螺旋盘绕。各个管121以材料结合的方式连接至热交换器100的管板130。

管板130沿着其圆周具有带孔132的圆周孔区域131，管束120中的每个管121以材料结合的方式在这些孔132中的一个处与相应的管板130连接。

热交换器100、管121和管板130例如由铝合金制成，比如由铝镁锰合金制成。

在图1b中，以透视图示出了来自图1a的螺旋盘绕管束式热交换器100的一部分(管束120，管板130和芯管140)。从图1b中可看出，管板130例如通过支撑臂133固定在芯管140上。

为了将管121中的每个以材料结合的方式在孔132中的一个孔处连接到相应管板130，这些材料结合的管-管板连接在根据本发明的方法的一个优选实施例的过程中通过具有光束振荡的激光焊接来形成。

在图2中，示意性地示出了根据本发明的用于激光焊接的装置200的一个优选配置，其被设计用于实施根据本发明的方法的这种优选实施例。在图2中通过示例示出了：在根据图1的螺旋盘绕管束式热交换器100的制造过程中，利用该激光焊接单元200，图2中以附图标记125表示的管中的一个如何可以以材料结合的方式连接到螺旋盘绕管束式热交换器100的管板130中的一个上。

激光焊接单元200具有激光器210(例如Nd：YAG激光器)和激光头220。激光器210产生激光束211，其耦合到激光头220中。适当的光学元件布置在激光头220中，以用于将激光束211聚焦在管125和管板130之间的连接区域250中的待焊接位置上。

聚焦的激光束211投射在连接区域250中的待焊接位置上，由此管125和管板130至少部分地熔化，从而形成熔池253。当激光束在连接区域上移动时，熔化的材料在激光束之后会聚并凝固以形成焊缝260。

激光焊接单元200还包括第一控制单元230和第一导移机构231，以便产生激光束211的第一运动。为此，导移机构231由第一控制单元230适当地启动。

借助于导移机构231，尤其整个激光焊接单元200可移动，尤其激光器210和激光头220一起移动。在此过程中，激光焊接单元200可例如围绕z轴和围绕x轴旋转。

在这种情况下，管板130例如在由x轴和y轴限定的平面中延伸，z轴相对于该平面垂直定向。

根据该第一运动或主运动，激光束211沿着第一方向251在连接区域上移动。该第一方向251尤其对应于连接区域的主延伸方向或所产生的焊缝260的主延伸方向。该第一方向251尤其还平行于管125的圆周252延伸。

还设置了第二控制单元240和第二导移机构，以便产生激光束211的第二运动。下面参考图3进一步详细说明第二导移机构。应该指出的是，第一控制单元230和第二控制单元240可组合成共同的控制单元。这同样适用于两个导移机构。

激光头220中的各个光学元件可借助于第二导移机构移动，由此第二运动叠加在激光束211的第一运动上。下面参照图4进一步详细说明该第二运动。

在图3中，以剖视图示意性地示出图2中的激光头220。由激光器210产生的激光束211通过透镜221耦合到激光头中，且在该示例中，在其中首先投射在偏转镜222上。激光束211然后投射在第一可旋转镜223上，之后投射在第二可旋转镜226上。随后，激光束211投射在聚焦透镜229上，之后它离开激光头。

可旋转镜223和226可分别形成为例如中空镜。第一镜223可通过第一调节机构224绕第一轴线225旋转。第二镜226可通过第二调节机构227绕第二轴线228旋转。轴线225和228尤其彼此垂直。调节机构224和227一起形成上述第二导移机构，以用于产生激光束211的第二运动。

为此目的，第二控制单元240启动调节机构224和227，以相应地旋转可旋转镜223和226，从而使激光束211的第二运动叠加在第一运动上。

在图4中，示意性地示出了可在根据本发明的方法的一个优选实施例的过程中执行的激光束的第一运动和第二运动的示例。在图4a至4e中，管125和管板130的一部分分别在平面图中示意性地示出。

在图4a中，示意性地示出了激光束211的第一运动的一个示例。在这种情况下，第一运动沿着管125在连接区域250中的圆周252延伸。因此，第一运动是围绕管125的中心点的圆周运动；运动251的第一方向平行于管125的圆周252延伸。该圆形运动的半径301在这种情况下例如对应于管125的外半径。

在图4b中，示意性地示出了激光束211的第二运动的一个示例。在该示例中，第二运动同样是圆形运动。该圆形运动的直径302在该示例中对应于连接区域250的宽度。特别地，该圆形运动的直径301同样对应于焊缝260的宽度。

第二运动例如也可是椭圆形的，如图4c所示。在该示例中，例如，相应椭圆的半短轴303的长度的两倍对应于连接区域250的宽度，且尤其对应于焊缝260的宽度。

在图4d中，示意性地示出了作为根据图4a的第一运动和根据图4b的第二运动的叠加的激光束211的运动的一个示例。因此，激光束211作为具有半径301的圆形运动和具有直径302的圆形运动的叠加在连接区域250上移动。在这种情况下，成根据图4b的圆形运动形式的第二运动的中心点例如位于管125的圆周252上。

为了积极影响熔池动力学特性和在激光焊接期间形成的蒸汽毛细管的有针对性的改变，尤其在具有相对较高的激光束强度的深度焊接的情况下(参见以上说明书中的相关陈述)，第二运动以0.15至0.25mm的横向偏转、0.15至0.25mm的纵向偏转执行。如果纵向偏转和横向偏转相同，则获得圆形第二运动，否则获得椭圆形第二运动。已证明具有0.23mm的横向偏转和纵向偏转的圆形第二运动是特别有利的。第二运动的频率在3000-4500Hz的范围内；特别地，3500Hz的频率是特别有利的。以这种方式，可通过第二运动大大降低焊接连接中的孔隙风险。

在图4e中，示出了所制造的管-管板连接的一个示例。根据图4d的激光束211的移动具有的效果是：使管125和管板130尤其在连接区域的整个宽度上熔化。一旦熔体凝固，就产生焊缝260，焊缝260的宽度对应于连接区域250的宽度。

附图标记列表

100 管束式热交换器，螺旋盘绕管束式热交换器

110 壳体

111 流体入口

112 流体出口

120 管束

121 管

125 管

130 管板

131 孔区域

132 孔

133 支撑臂

140 芯管

200 激光焊接单元，用于激光焊接的装置

210 激光器，Nd：YAG激光器

211 激光束

220 激光头

221 透镜

222 偏转镜

223 第一可旋转镜，空心镜

224 第一调节机构

225 第一轴线

226 第二可旋转镜，空心镜

227 第二调节机构

228 第二轴线

229 聚焦透镜

230 第一控制单元

231 第一导移机构

240 第二控制单元

250 连接区域

251 第一方向；焊缝的主延伸方向

252 管125的圆周

253 熔池

260 焊缝

301 圆形第一运动的半径

302 圆形第二运动的直径

303 椭圆第二运动的半短轴

Claims

1.一种用于将管束式热交换器(100)的管(121，125)连接到管束式热交换器(100)的管板(130)的方法，

-其中，管(121，125)通过激光焊接以材料结合的方式连接到管板(130)，在激光焊接过程中，激光束(211)产生并聚焦在管(125)和管板(130)之间的连接区域(250)中的待焊接位置上，

-其中，激光束(211)移动，从而在连接区域(250)上产生第一运动和叠加在第一运动上的第二运动，第二运动不同于第一运动，且

-其中，通过第二运动，熔池动力学特性以有针对性的方式被影响和/或形成的蒸汽毛细管以有针对性的方式被改变。

2.如权利要求1所述的方法，其中，形成的蒸汽毛细管被改变成长条形或椭圆形。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，焊缝(260)的主延伸方向(251)由第一运动预定，和/或焊缝(260)的宽度(302)由第二运动预定。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一运动和/或第二运动通过各个光学元件(223，226)在激光束(211)的光束路径中的运动来产生。

5.如权利要求4所述的方法，其中，至少一个镜(223，226)在激光束(211)的光束路径中旋转。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一运动和/或第二运动通过移动用于激光焊接的装置(200)或用于激光焊接的装置(200)的一部分而产生。

7.如权利要求6所述的方法，其中，移动用于激光焊接的装置(200)的激光头(220)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一运动是圆形运动，所述圆形运动的半径(301)基本上或正好对应于管(125)的半径。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第二运动是圆形运动和/或椭圆形运动和/或方向交替的平移运动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，第二运动以0.15-0.25mm、尤其0.23mm的横向偏转和/或以0.15-0.25mm、尤其0.23mm的纵向偏转执行。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，第二运动以3000至4500Hz的频率、尤其3500Hz的频率执行。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，管(121)和/或管板(130)分别由钢或有色金属制成和/或分别由铝或铝合金制成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，直管式热交换器、U形管热交换器或螺旋盘绕管束式热交换器(100)的管(121)和管板(130)相互连接。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光束(211)由CO₂激光器、CO激光器、固态激光器、Nd：YAG激光器(210)、Nd-玻璃激光器，铒-YAG激光器、盘式激光器、光纤激光器和/或二极管激光器形成。

15.一种用于激光焊接的装置(200)，其被设计用于将管束式热交换器(100)的管(121，125)连接到管束式热交换器(100)的管板(130)，其中，所述装置(200)具有：用于产生激光束(211)的激光器(210)；第一控制单元(230)，其用于启动第一导移机构(231)，以产生激光束(211)的第一运动；和第二控制器单元(240)，其用于启动第二导移机构，以产生激光束(211)的第二运动，第一和第二控制单元(230，240)被设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。