CN113983850B - 一种翅片管及其电子束焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种翅片管及其电子束焊接工艺，所述翅片管包括内部的耐压管与外部的外管，所述耐压管与外管之间均匀间隔设置有若干个翅片，所述翅片沿耐压管轴向设置，所述翅片为空心结构，所述外管横截面为多边形，翅片管的电子束焊接工艺为采用分束电子束根据焊接波形图完成每个面的点焊、定位焊和正式焊接，按照既定焊接工艺进行焊接，采用分束电子束焊接技术可以实现一次单面的三条焊缝同步焊接，控制分束焊接路径避免焊缝间的焊接干扰，有效控制焊接变形，且提高了焊缝深宽比，从而实现新型翅片管稳定可靠的分束脉冲电子束焊接。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种翅片管及其电子束焊接工艺。
背景技术
现有的翅片管通常为在换热管的表面增加翅片，增大换热管的表面积来提高换热效率，多为与换热管同心的环形结构，为进一步提高翅片管换热效率，翅片管内部设计多个微通道，翅片结构细窄，流道微小且密集，结构复杂，现有技术通过电火花机加工方式进行翅片管加工，实现翅片流道结构，再采用焊接技术实现密封，焊接变形会影响翅片管的精度，且加工后需要对通道实现密封保证各通道独立换热，于是对翅片管的焊接方法、质量和精度提出了更高要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种翅片管及其电子束焊接工艺，提高了换热管的换热效率，且采用分束电子束焊接能够实现翅片管的微通道精密焊接，可以控制焊接变形实现有效焊接熔深，保证流道的独立密封，以保证焊接质量和精度控制。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种翅片管，所述翅片管包括内部的耐压管与外部的外管，所述外管的横截面为多边形，所述耐压管与外管之间均匀间隔设置有若干个翅片，所述翅片沿耐压管轴向设置，且所述翅片为空心结构。
进一步的，所述翅片厚度为1mm~1.5mm。
进一步的，所述翅片长宽比为1mm~1.5mm。
进一步的，所述外管的横截面为六边形。
一种翅片管的电子束焊接工艺，主要步骤为：
步骤一、将翅片管安装到真空电子束焊机内部，利用工装将翅片管进行固定，关闭真空电子束焊机的真空室炉门，抽取真空；
步骤二、在翅片管外管的每个端面上确定三条待焊焊缝，根据生成的焊接波形图和电子束造型程序对翅片管的每一个端面进行分束电子束焊接；
所述分束电子束焊接过程中，先采用分束电子束对外管每一个端面上的待焊焊缝进行断续点焊；之后采用分束电子束进行小束流焊接，以达到减小对接焊缝间隙的目的；最后采用分束电子束对待焊表面进行脉冲电子束焊接，达到深宽比大的熔深和熔宽，实现翅片与外管的连接；
步骤三、完成每个面的电子束焊接后，待翅片管冷却，打开真空室炉门取出翅片管，最终形成所需结构的翅片管。
进一步的，步骤二中，断续点焊间隔50mm。
进一步的，放入真空电子束焊机之前，利用酒精、丙酮溶剂清除翅片微通道油污。
进一步的，断续点焊过程中，电压150KV，束流0.5~5mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm，处理时间1~100s；通过旋转工装待六个面全部都点焊完毕；
小束流焊接过程中，电压150KV，束流5~10mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm；
脉冲电子束焊接过程中，电压150KV，束流10~30mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm。
进一步的，分束电子束焊接过程中，焊接波形为三角波形，其尺寸依据翅片管待焊焊缝位置进行确定，焊接波形的高度为A，焊接波形的底宽B为外侧两条焊缝间距，A：B=1：2。
本发明的有益效果在于：
1、本发明翅片管结构可大幅提高换热效率，且采用分束电子束焊接方式，精确定位焊缝位置，可以实现多个翅片微通道的同步密封焊接，有效控制焊接变形；
2、本发明通过分束脉冲电子束焊接方法可以得到较大的深宽比，提高了焊缝深宽比，适合本结构件翅片微通道的精密焊接需要；
3、本发明控制分束焊接路径避免焊缝间的焊接干扰，使得多边形翅片管的多个面焊接相互不干扰，工艺及方法稳定，保证了焊接后翅片管的变形，可完成对整个翅片管的精密焊接成型；
4、本发明利用分束脉冲控制电子束焊接能量分布和焊接路径，为未来异形薄壁微通道翅片管制造技术发展方向提供新的技术途径，批量化生产能够取得显著的经济效益；
综上所述，本发明采用分束电子束焊接能够实现极窄间隙焊缝的翅片管封焊，实现深宽比大的电子束焊缝，可以控制焊接变形实现有效焊接熔深，保证流道的独立密封，保证焊接的质量和变形控制，降低焊接变形实现对翅片管精度的控制，能够实现长翅片管的复杂微通道精密焊接，解决设计流道复杂、换热要求高的翅片管制造，对实际工程应用具有直接的指导意义。
附图说明
图1是本发明翅片管的结构示意图；
图2是本发明翅片管的内部结构示意图；
图3是本发明翅片管剖面结构示意图；
图4是本发明分束电子束焊接波形图；
附图标记：1、耐压管，2、翅片，3、外管。
具体实施方式
下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如附图所示，一种翅片管，所述翅片管包括内部的耐压管1与外部的外管3，所述耐压管1与外管3之间均匀间隔设置有若干个翅片2，所述翅片2沿耐压管1轴向设置，所述翅片2为空心结构，所述外管3横截面为六边形，翅片厚度及长宽比为1mm~1.5mm。
一种翅片管的电子束焊接工艺，其中翅片管的耐压管1与翅片为一体加工而成，翅片与外管3的焊接工艺主要步骤为：
步骤一、对翅片微通道利用酒精、丙酮等溶剂清理，去除油污，干燥待用；
步骤二、将翅片管安装到真空电子束焊机内部，利用工装将翅片管进行固定，调整翅片管外表面到电子枪距离为600~1000mm范围内，然后进行各个焊接***的检测，检测合格后关闭真空室炉门，打开真空泵组进行抽真空；
步骤三、待真空度抽取到1×10-2Pa后，调整工件位置至电子枪下方，准备焊接工作；
步骤四、在翅片管的外管的每个端面上确定三条待焊焊缝，根据生成的焊接波形图和电子束造型程序对翅片管的每一个端面进行分束电子束焊接，采用分束电子束焊接技术可以实现一次单面的三条焊缝同步焊接，有效控制焊接变形，通过焊接波形图，可以精确定位焊缝位置；焊接波形为三角波形，其尺寸依据翅片管待焊焊缝位置进行确定，焊接波形的高度为A，焊接波形的底宽B为外侧两条待焊焊缝间距，A：B=1：2，三角行进方向为焊接方向；
根据生成的焊接波形图和电子束造型程序对翅片管的每一个端面进行分束电子束焊接，主要包括电子束点焊、电子束封焊、电子束焊接，具体为：
电子束点焊：打开电子枪，开启电子束束流，根据焊接波形图采用分束电子束对外管每一个端面上的待焊焊缝先进行断续点焊，间隔50mm，其焊接工艺为：电压150KV，束流0.5~5mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm，处理时间1~100s；通过旋转工装待六个面全部都点焊完毕；
电子束封焊：再将待焊表面调平于焊枪下，根据焊接波形图采用分束电子束进行小束流焊接，以达到减小对接焊缝间隙的目的，其焊接工艺为：电压150KV，束流5~10mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm；
电子束焊接：最后根据焊接波形图采用分束电子束对待焊表面进行脉冲电子束焊接，达到深宽比大的熔深和熔宽，实现翅片与外管的连接，其焊接工艺为：电压150KV，束流10~30mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm；
即将六个面分别进行点焊完成后，再依次进行六个面的定位和正式焊接；
步骤五、完成每个面的电子束焊接后，待翅片管冷却（温度降至100℃以下），进行真空室放气，打开真空室炉门，拆除各个***取出翅片管，最终形成所需结构的翅片管。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种翅片管，其特征在于：所述翅片管包括内部的耐压管（1）与外部的外管（3），所述外管（3）的横截面为多边形，所述耐压管（1）与外管（3）之间均匀间隔设置有若干个翅片（2），所述翅片（2）沿耐压管（1）轴向设置，且所述翅片（2）为空心结构；
所述翅片管的电子束焊接工艺主要步骤为：步骤一、将翅片管安装到真空电子束焊机内部，利用工装将翅片管进行固定，关闭真空电子束焊机的真空室炉门，抽取真空；步骤二、在翅片管外管的每个端面上确定三条待焊焊缝，根据生成的焊接波形图和电子束造型程序对翅片管的每一个端面进行分束电子束焊接；所述分束电子束焊接过程中，先采用分束电子束对外管每一个端面上的待焊焊缝进行断续点焊；之后采用分束电子束进行小束流焊接，以达到减小对接焊缝间隙的目的；最后采用分束电子束对待焊表面进行脉冲电子束焊接，达到深宽比大的熔深和熔宽，实现翅片与外管的连接；步骤三、完成每个面的电子束焊接后，待翅片管冷却，打开真空室炉门取出翅片管，最终形成所需结构的翅片管，
所述焊接波形为三角波形，其尺寸依据翅片管待焊焊缝位置进行确定，焊接波形的高度为A，焊接波形的底宽B为外侧两条焊缝间距，A：B=1：2。
2.根据权利要求1所述的一种翅片管，其特征在于：所述翅片厚度为1mm~1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种翅片管，其特征在于：所述翅片长宽比为1mm~1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种翅片管，其特征在于：所述外管（3）的横截面为六边形。
5.一种如权利要求1~4任一项所述的翅片管的电子束焊接工艺，其特征在于：所述翅片管的电子束焊接工艺中，步骤二中，断续点焊间隔50mm。
6.根据权利要求5所述的一种翅片管的电子束焊接工艺，其特征在于：放入真空电子束焊机之前，利用酒精、丙酮溶剂清除翅片微通道油污。
7.根据权利要求5所述的一种翅片管的电子束焊接工艺，其特征在于：断续点焊过程中，电压150KV，束流0.5~5mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm，处理时间1~100s；通过旋转工装待六个面全部都点焊完毕；小束流焊接过程中，电压150KV，束流5~10mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm；脉冲电子束焊接过程中，电压150KV，束流10~30mA，速度800~1500mm/min，扫描频率F：1~1000HZ，图形幅值范围：0.1~10mm。
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