CN1891389A - 在金属直管内实施钎焊的方法及其专用设备 - Google Patents

Abstract

一种在金属直管内实施钎焊的方法，包括如下步骤：先在主流管(1)的侧壁上沿同一直线开设多个带内翻边(111)的孔(11)；将分流管(2)***孔位(11)处，在两者间的空隙内填上钎料和钎剂；再将一圆环形感应圈(3)伸进主流管(1)内并套住其孔位(11)的内翻边(111)，令感应圈(3)内瞬间流通足够强度的高频电流，使钎料熔化，断电并冷却，即可将主流管(1)与分流管(2)密封焊接起来。本发明还公开了上述钎焊方法所使用的专用设备。所述钎焊方法和专用设备使得主流管与分流管间的焊接变得非常简单方便，且焊接质量高，焊缝密封性好，由此制成的散热器或集热管抗腐性能好、可靠、不渗漏、且使用寿命长。

Description

在金属直管内实施钎焊的方法及其专用设备

技术领域

本发明涉及金属母材之间的焊接方法及其专用设备，尤其涉及借助高频感应加热在金属直管内实施钎焊的方法及其专用设备。

背景技术

现有技术中复合散热器以铜管铝复合为主，铜铝复合散热器的主管为紫铜管，分流管为铜管，外覆铝合金翅片，这种铜铝复合散热器的散热铜管在用作冷水和热水管时都会发生腐蚀现象，用作热水管时腐蚀尤为严重。在水流速慢的部位，铜管会发生点腐蚀，在水流速快的地方则发生崩溃腐蚀。而如果主管和分流管均采用不锈钢管虽然可解决腐蚀的问题，但现有技术不锈钢管主流管与分流管之间的焊接通常采用氩弧焊，而且不能复合散热性能好的铝合金翅片，只能制造全不锈钢的散热器，由此使得散热器的散热性能不佳，且氩弧焊接工艺比较困难，而且焊接质量难以保证，经常造成接口处因密封不好而漏水。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种焊接过程简单方便、焊接质量可靠，并且密封性好的在金属直管内实施钎焊的方法，使分流管复合铝翅片并***主流管后能贴合主流管焊接。

本发明要解决的另一技术问题在于提供一种上述钎焊方法所使用的专用设备。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，采用一种在金属直管内实施钎焊的方法，用于将多根分流管钎焊连接至一直线主流管上，该方法包括如下步骤：

1)准备好主流管和分流管；

2)在主流管的侧壁上沿平行于中心轴线的同一直线开设多个孔，并使该孔具有内翻边，内翻边的端缘可与分流管连接端处的外壁紧配合，且内翻边的弯折处与分流管外壁之间留有空隙用于填放钎料；

3)将多个分流管的连接端一一压入主流管的多个孔位处，并使各分流管垂直于主流管；

4)将主流管带孔位的一侧朝上，在分流管连接端外壁与主流管孔位内翻边之间的空隙内填放钎料和钎剂；

5)将一圆环形感应圈伸进主流管内并上移套住主流管第一孔位的内翻边；

6)令感应圈内瞬间流通足够强度的高频电流，使主流管与分流管的连接处产生涡流发热从而将钎料熔化并渗入主流管孔位内翻边与分流管连接端之间的缝隙内；断电并冷却，完成主流管与第一分流管的密封焊接；

7)将感应圈下移并令其再前进一段距离，重新将感应圈上移套在主流管的下一个孔位的内翻边外，并重复步骤6)；

8)又重复上述步骤7)即可将多根分流管密封焊接至主流管上。

当分流管的孔径比主流管上开孔的孔径大时，在步骤3)将分流管***主流管的孔位处之前，还须先将分流管的连接端作往内缩口处理，使分流管缩口端的外壁与主流管孔位内翻边的端缘紧配合，且该内翻边的弯折处与分流管缩口端外壁之间留有空隙用以放置钎料和钎剂。

为了保证焊接接触面积，所述主流管孔位内翻边的弯折处与分流管连接端外壁之间的预留空隙是0.03-0.05毫米。

所述感应圈固定在一递送杆上，而该递送杆通过一传动装置控制其移动方向和移动距离；所述步骤2)中，按同一间距d在主流管上开孔；所述步骤5)中，将感应圈伸入主流管内对准主流管的第一孔位，传动装置和递送杆控制感应圈上移h距离；钎焊完成后，传动装置和递送杆控制感应圈下移h距离并前进d距离后，再控制感应圈上移h距离，准备下一孔位的焊接。

本发明的在金属直管内实施钎焊的方法所使用的专用设备，用于将多根分流管钎焊至直线主流管上开设的多个直线排列的孔位处，所述孔位具有内翻边；该专用设备包括递送杆、固定连接于递送杆前端的圆环形感应圈、与感应圈电连接的高频电源、控制递送杆的移动距离和移动方向的传动装置以及控制电路；所述传动装置又包括分别控制递送杆沿水平和垂直方向移动的水平传动机构和垂直传动机构，所述圆环形感应圈可伸进主流管内，且其内径大于孔位内翻边的外径；

钎焊时，所述水平传动装置控制递送杆将感应圈伸入主流管内并移至某孔位正下方，垂直传动机构控制感应圈上移套在该孔位的内翻边外，高频电源令感应圈内瞬间流通足够强度的高频电流，使主流管与分流管的连接处产生涡流发热从而将钎料熔化并渗入主流管孔位内翻边与分流管连接端之间的缝隙内，断电并冷却，该孔位的钎焊完成；垂直传动机构控制感应圈下移，水平传动机构控制感应圈前移至下一孔位，如此重复即可完成多个孔位的钎焊。

所述水平传动机构包括带外螺纹的传动丝杠、控制传动丝杠转动的控制电机、与传动丝杠平行的水平导向轴、以及一侧可沿水平导向轴滑动，另一侧带有内螺纹与传动丝杠旋配的支架；所述垂直传动机构包括支撑于支架下方控制支架升降的气缸；所述递送杆固定于支架的上方。控制电机控制传动丝杠正转或反转，传动丝杠通过螺纹即可带动支架及固定于其上的递送杆沿传动丝杠和水平导向轴向前或向后平移；而所述气缸上升或下降即可带动支架及固定于其上的递送杆向上或向下平移。

所述支架包括一平台、设于平台下方左右两侧的导向块和升降导向柱；左侧或右侧导向块上开有螺纹孔与传动丝杠旋配，另一侧的导向块上开有滑孔供水平导向轴穿过，两侧导向块上均开设有竖直导孔，固定于平台下方两侧的升降导向柱***两侧竖直导孔内并可沿竖直导孔上下平移，所述气缸固定支撑于平台下方中部。由此即可通过传动装置控制支架及固定于其上的递送杆的水平移动和垂直移动。

所述高频电源通过感应变压器与感应圈电连接，由感应变压器控制输出至感应圈的电流电压值，所述递送杆固定于该感应变压器上。

该专用设备还包括一机架，待焊接的主流管及分流管置于机架的台面上，所述传动丝杠和水平导向轴的一端安装在机架的一侧，所述递送杆前端的感应圈的高度与主流管中心线的高度相当，方便焊接。

为了达到较佳的钎焊效果，所述感应圈的内径比孔位内翻边的外径大4-6毫米。

同现有技术相比较，采用本发明的在金属直管内实施钎焊的方法和专用设备可方便快捷地将多根分流管焊接至主流管上，只需输入焊接的有关参数，整个焊接过程自动由设备完成，大大减小了人工操作和劳动量，降低了焊接成本，而且焊接质量好，接口处不渗漏；而采用本发明的钎焊方法和专用设备施焊制成的采暖散热器及太阳能金属集热板性能可靠，没有漏水的现象，散热和吸热性能优异，且依靠材料本身可以达到防腐的目的，延长散热器或集热板的寿命。

附图说明

图1为所述主流管1上开孔的结构示意图；

图2为端部缩口的分流管2的结构示意图；

图3为所述分流管2焊接于主流管1上的孔位11处的结构示意图；

图4为本发明在金属直管内实施钎焊的方法所使用的专用设备的主视图；

图5为所述专用设备的侧视图；

图6为图4中部位I处的放大图；

图7为使用本发明方法和专用设备制成的采暖散热器的结构示意图；

图8为图7采暖散热器分流管2和散热翅片9的剖面图；

图9为使用本发明方法和专用设备制成的太阳能集热板的结构示意图；

图10为集热板的分流管2和集热翅片20的剖面图。

具体实施方式

下面以采暖散热器及太阳能集热板的主流管与分流管的焊接为例，结合各附图作进一步详述。

如图7和图8所示，用本发明的钎焊方法和专用设备焊制成的采暖散热器主要由位于上、下方平行的两根主流管1、连接于该两根主流管1之间令其贯通的多根分流管2、以及覆盖在所述分流管2外表面的散热翅片9组成。所述主流管1和分流管2均采用具有较高强度和良好耐腐蚀性的不锈钢材料，其中主流管1可采用至少一侧面为平面的方管或半方半圆管，本实施例中采用30×30、40×40、50×50或60×60(毫米)或以上的方管，分流管2可采用管径为φ12～φ40或以上的圆管，分流管2焊接在主流管1的其中一侧面上，其与两主流管1上下接口的中心距离为300-3000毫米，相邻分流管2的间距为70毫米。所述散热翅片9采用散热性能良好的铝合金材料，其外形多样，如图8，本发明中采用指形散热翅片，其周边位于一方框内且不超出主流管1的侧面边缘。

如图9和图10所示，用本发明的钎焊方法和专用设备焊制成的太阳能集热板的结构和材料与上述散热器基本相同，只是本实施例中，所述主流管1采用半方半圆管，集热翅片20的外形则呈发散状，其周边位于一圆形内且不超出主流管1的侧面边缘。

如图1，所述主流管1与分流管2连接的一面侧壁上沿平行于中心轴线的同一直线按同一间距开设多个孔11，为保证焊接接触面积，如图6所示，该孔11向内翻边，该内翻边111的端缘112与分流管2连接端处的外壁紧配合，且内翻边111的弯折处113与分流管2外壁之间留有0.03～0.05毫米的空隙用于填放钎料和钎剂10，加热后，钎料10熔化并填满该空隙将主流管1和分流管2密封固定连接起来。如图2所示，当分流管2的孔径比主流管1上开孔11的孔径大时，还须对分流管2的连接端作往内缩口处理，同样使分流管缩口端21的外壁与主流管1孔位内翻边111的端缘112紧配合，且该内翻边111的弯折处113与分流管缩口端21外壁之间留有空隙用以放置钎料和钎剂10。

所述分流管2用专用的设备压入散热翅片9中部的圆柱形套筒91中或集热翅片20中部的圆柱形套筒201中，并保证其压入的过盈量为0.03～0.04毫米，使分流管2与铝合金散热翅片9或集热翅片201紧密配合，以减小热阻，达到最佳的散热效果。

本发明中，将上述主流管1与分流管2焊接起来所采用的在金属直管内实施钎焊的方法包括如下步骤：

1)准备好方形或半方半圆形主流管1和多根圆形分流管2；

2)如图1所示，在主流管1待焊接的一侧面上沿平行于中心轴线的同一直线按同一间距d开设多个孔11，并使该孔11向内翻边，该内翻边111的端缘112可与分流管2连接端处的外壁紧配合，且内翻边的弯折处113与分流管外壁之间留有0.03～0.05毫米的空隙用于填放钎料10；

3)将多根分流管2的连接端一一压入主流管1的多个孔位11处，并使各分流管2垂直于主流管1，如分流管2的孔径比主流管1上开孔11的孔径大时，还须先对分流管2的连接端作往内缩口处理，同样使分流管缩口端21的外壁与主流管1孔位内翻边111的端缘112紧配合，且该内翻边111的弯折处113与分流管缩口端21外壁之间留有空隙用以填放钎料和钎剂10；

4)将上述主流管1和分流管2置于一焊接设备的机架8台面上，使主流管1带孔位11的一侧朝上，在分流管2连接端外壁与主流管1孔位内翻边111之间的空隙内装上钎料和钎剂10；

5)如图3、图4和图6所示，用一个递送杆4将固定在其前端并与高频电源电连接的圆环形感应圈3伸进主流管1内至主流管1第一孔位11的正下方，再将感应圈3往上移动h距离套住该第一孔位11的内翻边111；

6)高频电源令感应圈3内瞬间流通足够强度的高频电流，使主流管1与分流管2的连接处产生涡流发热从而将钎料10熔化并渗入主流管1内翻边111与分流管2连接端之间的缝隙内；高频电源自动断电并冷却，完成主流管1与第一分流管2的密封焊接；

7)递送杆4带动感应圈3下移h距离并自动前进距离d，对准主流管2的第二孔位11，再将感应圈3上移h距离套在该孔位11外，重复步骤6)；

8)又重复上述步骤7)即可将多根分流管2密封焊接至主流管1上；

9)将另一主流管1的待焊孔的孔面朝上，按上述步骤将分流管2的另一端与该主流管1焊接在一起即可完成本发明的采暖散热器的焊接。

如图4所示，上述钎焊方法中采用的专用设备包括：递送杆4、固定连接于递送杆4前端的圆环形感应圈3、与感应圈3电连接的高频电源71、控制输出到感应圈3的电流电压值的感应变压器72、控制递送杆4的移动距离和移动方向的传动装置、机架9以及相应的控制电路。所述圆环形感应圈3的外径比主流管1的内径尺寸要小，使之可伸进主流管1内，且其内径比孔位内翻边111的外径大4-6毫米。所述机架9的前部带有一台面用于放置待焊接的主流管1和分流管2，台面一侧安装有控制面板6，机架9的后部与传动装置连接。

如图4和图5所示，所述传动装置又包括分别控制递送杆4沿水平和垂直方向移动的水平传动机构和垂直传动机构，其中：所述水平传动机构包括：安装在机架9左侧带外螺纹的传动丝杠51、控制传动丝杠51转动的控制电机52、安装在机架9右侧与传动丝杠51平行的水平导向轴53、以及支架54。所述垂直传动机构包括支撑于支架54下方控制支架54升降的气缸55、以及承托于气缸55底部的支承架56。所述支架54包括一平台541、设于平台541下方左右两侧的导向块542和升降导向柱543。左侧导向块542上开有水平的螺纹孔与传动丝杠51旋配，另一侧的导向块542上开有水平滑孔供水平导向轴53穿过，两侧导向块542上均开设有竖直导孔，升降导向柱543固定于平台541底部的两侧并活动插接于两侧竖直导孔内。所述气缸55固定支撑于平台541底面中部，其底部的支承架56与导向块542固定连接同步移动。所述感应变压器72放置在支架54的平台541上方，递送杆4通过螺母固定于感应变压器72的侧面上，递送杆4前端的感应圈3的高度与置于机架9台面上的主流管1中心线的高度相当。

焊接时，控制电机52控制传动丝杠51正转或反转，传动丝杠51通过螺纹带动左侧导向块542沿传动丝杠51向前或向后平移，左侧导向块542通过升降导向柱543带动支架平台541及右侧导向块542沿水平导向轴53同步平移，将固定于支架平台541上方的感应圈3伸入主流管1内并移至主流管1第一孔位内翻边111的正下方；此时气缸55上升h距离，推动支架平台541及放置在其上的感应变压器72上升，固定于感应变压器72上的递送杆4向上同步平移，使感应圈3套在第一孔位内翻边111外；高频电源71令感应圈3内瞬间流通足够强度的高频电流，并通过感应变压器72控制焊接的温度，使焊缝处的钎料10被加热熔化，填满焊缝位置，该孔位的钎焊完成；气缸55下降h距离带动感应圈3下移脱离第一孔位内翻边111，水平传动机构再控制感应圈3前移d距离至下一孔位的正下方，如此反复操作即可完成多个孔位的钎焊。本发明实施中，所述专用设备在管内一端焊接最长可达1300毫米。

上述控制电机52、气缸55、高频电源71及感应变压器72均由控制电路控制，实际操作时，既可手动控制上述各部件，也可通过集成在控制电路中的软件自动控制，在焊接前，通过控制面板6输入有关参数，如孔位间距d、升降距离h、要钎焊的孔位数量、钎焊温度等，则上述专用设备即可自动完成整个钎焊过程，非常方便快捷。

Claims (10)

1、一种在金属直管内实施钎焊的方法，用于将多根分流管(2)钎焊连接至一直线主流管(1)上，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)准备好主流管(1)和分流管(2)；

2)在主流管(1)的侧壁上沿平行于中心轴线的同一直线开设多个孔(11)，并使该孔(11)具有内翻边(111)，内翻边(111)的端缘(112)可与分流管(2)连接端处的外壁紧配合，且内翻边(111)的弯折处(113)与分流管(2)外壁之间留有空隙用于填放钎料(10)；

3)将多个分流管(2)的连接端一一压入主流管(1)的多个孔位(11)处，并使各分流管(2)垂直于主流管(1)；

4)将主流管(1)带孔位(11)的一侧朝上，在分流管(2)连接端外壁与主流管(1)孔位内翻边(111)之间的空隙内填放钎料和钎剂(10)；

5)将一圆环形感应圈(3)伸进主流管(1)内并上移套住主流管(1)第一孔位(11)的内翻边(111)；

6)令感应圈(3)内瞬间流通足够强度的高频电流，使主流管(1)与分流管(2)的连接处产生涡流发热从而将钎料(10)熔化并渗入主流管(1)孔位内翻边(111)与分流管(2)连接端之间的缝隙内；断电并冷却，完成主流管(1)与第一分流管(2)的密封焊接；

7)将感应圈(3)下移并令其再前进一段距离，重新将感应圈(3)上移套在主流管(1)的下一个孔位(11)的内翻边(111)外，并重复步骤6)；

8)又重复上述步骤7)即可将多根分流管(2)密封焊接至主流管(1)上。

2、根据权利要求1所述的在金属直管内实施钎焊的方法，其特征在于：在步骤3)将分流管(2)***主流管(1)的孔位(11)处之前，先将分流管(2)的连接端作往内缩口处理，使分流管(2)缩口端(21)的外壁与主流管(1)孔位内翻边(111)的端缘(112)紧配合，且该内翻边(111)的弯折处(113)与分流管(2)缩口端(21)外壁之间留有空隙。

3、根据权利要求1或2所述的在金属直管内实施钎焊的方法，其特征在于：所述主流管(1)孔位内翻边(111)的弯折处(113)与分流管(2)连接端外壁之间的预留空隙是0.03-0.05毫米。

4、根据权利要求1或2所述的在金属直管内实施钎焊的方法，其特征在于：

所述感应圈(3)固定在一递送杆(4)上，而该递送杆(4)通过一传动装置控制其移动方向和移动距离；

所述步骤2)中，按同一间距d在主流管(1)上开孔；所述步骤5)中，将感应圈(3)伸入主流管(1)内对准主流管(1)的第一孔(11)位，传动装置和递送杆(4)控制感应圈(3)上移h距离；钎焊完成后，传动装置和递送杆(4)控制感应圈(3)下移h距离并前进d距离后，再控制感应圈(3)上移h距离，准备下一孔位(11)的焊接。

5、一种如权利要求1所述的在金属直管内实施钎焊的方法所使用的专用设备，用于将多根分流管(2)钎焊至直线主流管(1)上开设的多个直线排列的孔位(11)处，所述孔位(11)具有内翻边(111)；其特征在于：

该专用设备包括递送杆(4)、固定连接于递送杆(4)前端的圆环形感应圈(3)、与感应圈(3)电连接的高频电源(71)、控制递送杆(4)的移动距离和移动方向的传动装置以及控制电路；所述传动装置又包括分别控制递送杆(4)沿水平和垂直方向移动的水平传动机构和垂直传动机构，所述圆环形感应圈(3)可伸进主流管(1)内，且其内径大于孔位内翻边(111)的外径；

钎焊时，所述水平传动装置控制递送杆(4)将感应圈(3)伸入主流管(1)内并移至某孔位(11)正下方，垂直传动机构控制感应圈(3)上移套在该孔位(11)的内翻边(111)外，高频电源(71)令感应圈(3)内瞬间流通足够强度的高频电流，使主流管(1)与分流管(2)的连接处产生涡流发热从而将钎料(10)熔化并渗入主流管(1)孔位内翻边(111)与分流管(2)连接端之间的缝隙内，断电并冷却，该孔位的钎焊完成；垂直传动机构控制感应圈(3)下移，水平传动机构控制感应圈(3)前移至下一孔位，如此重复，完成多个孔位的钎焊。

6、根据权利要求5所述的专用设备，其特征在于：所述水平传动机构包括带外螺纹的传动丝杠(51)、控制传动丝杠(51)转动的控制电机(52)、与传动丝杠(51)平行的水平导向轴(53)、以及一侧可沿水平导向轴(53)滑动，另一侧带有内螺纹与传动丝杠(51)旋配的支架(54)；所述垂直传动机构包括支撑于支架(54)下方控制支架(54)升降的气缸(55)；所述递送杆(4)固定于支架(54)的上方；

控制电机(52)控制传动丝杠(51)正转或反转，传动丝杠(51)通过螺纹带动支架(54)及固定于其上的递送杆(4)沿传动丝杠(51)和水平导向轴(53)向前或向后平移；所述气缸(55)上升或下降可带动支架(54)及固定于其上的递送杆(4)向上或向下平移。

7、根据权利要求6所述的专用设备，其特征在于：所述支架(54)包括一平台(541)、设于平台(541)下方左右两侧的导向块(542)和升降导向柱(543)；左侧或右侧导向块(542)上开有螺纹孔与传动丝杠(51)旋配，另一侧的导向块(542)上开有滑孔供水平导向轴(53)穿过，两侧导向块(542)上均开设有竖直导孔，固定于平台(541)下方两侧的升降导向柱(543)***两侧竖直导孔内并可沿竖直导孔上下平移，所述气缸(55)固定支撑于平台(541)下方中部。

8、根据权利要求5、6或7所述的专用设备，其特征在于：所述高频电源(71)通过感应变压器(72)与感应圈(3)电连接，由感应变压器(72)控制输出至感应圈(3)的电流电压值，所述递送杆(4)固定于该感应变压器(72)上。

9、根据权利要求6或7所述的专用设备，其特征在于：该专用设备还包括一机架(8)，待焊接的主流管(1)及分流管(2)置于机架(8)的台面上，所述传动丝杠(51)和水平导向轴(53)的一端安装在机架(8)的一侧，所述递送杆(4)前端的感应圈(3)的高度与主流管(1)中心线的高度相当。

10、根据权利要求5、6或7所述的专用设备，其特征在于：所述感应圈(3)的内径比所述孔位内翻边(111)的外径大4-6毫米。

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