《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》是南京工業大學於2002年4月18日申請的專利，該專利的申請號為02112891X，公布號為CN1375374，公布日為2002年10月23日，發明人是凌祥、周幗彥、耿魯陽、塗善東。
《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》是一種奧氏體不鏽鋼板翅式換熱器的加工方法。製造工藝包括：零件製備：隔板、封條、翅片、封頭和接管的製備；焊前清洗：酸洗去除油、污、氧化物，再用高壓水沖洗；元件組裝：元件在專門台位上進行組裝，然後用夾具夾持；真空釺焊：在真空釺焊爐內採用非晶態鎳基釺料對奧氏體不鏽鋼進行釺焊；總裝：採用氬弧焊焊置封頭和接管等；試驗與檢查：進行X－射線探傷、氦泄漏試驗、流阻試驗、壓力試驗、TUV、ASME、勞埃德船舶協會及其它試驗與檢查。
2017年5月，《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》獲得第十屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝
- 公布號：CN1375374
- 公布日：2002年10月23日
- 申請號：02112891X
- 申請日：2002年4月18日
- 申請人：南京工業大學
- 地址：江蘇省南京市新模範馬路5號
- 發明人：凌祥、周幗彥、耿魯陽、塗善東
- 分類號：B23K1/0、B23K101:14
- 代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：奚勝元
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在石油化工、製冷、醫藥、原子能、航空航天等領域中，鋁製板翅式換熱器不能滿足耐高溫、耐高壓、抗腐蝕的要求。奧氏體不鏽鋼板翅式換熱器以其優良的耐高溫性、耐高壓性、抗腐蝕性、可焊性、加工性和延性，成為這些領域中具有廣闊發展前途的換熱設備之一。但對於不鏽鋼板翅式換熱器的製造，2002年4月前主要用銅基釺料釺焊，此類換熱器不耐高溫、不耐高壓、不抗腐蝕。
發明內容
專利目的
《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》的目的是針對上述問題，對不鏽鋼板翅式換熱器的製造工藝進行改進，提出一種套用鎳基釺料製造不鏽鋼板翅式換熱器的新製造工藝。這種製造方法提高了不鏽鋼板翅式換熱器的加工質量、接頭的拉伸強度及持久壽命台試禁、氣密性，降低其成本，減少清洗的工作量。
技術方案
《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》主要包括：
1）零件製備：隔板按製造板翅式換熱器需要的長度下料；封條為特製型材，按製造板翅式換熱器需要的長度下料；翅片由不鏽鋼薄板在自動成形工具機上用成形沖膜衝壓成坯形，然後用凹凸模整形而成；封頭和接管按要求由板材成形或由管材焊制而成。
2）焊前清洗：不鏽鋼板翅式換熱器的零件在釺焊之前需經過徹底的清洗，以便除去一切表面上附著的異物和油脂。採用酸洗除去油、污、氧化物，再用高壓水進行沖洗。
3）元件組裝：不鏽鋼板翅式換熱器主要元件翅片、隔板、封條等，除了經過嚴格的清洗外，各元件表面還應除去毛刺、翅片整形、隔板校平、封條校直，然後就可以根據設計結構的要求進行板束的裝配。組裝是在專門的台位上進行，組裝時，隔板和翅片層交替迭置在特製的模墊設茅鍵架內，將非晶態鎳基釺料按尺寸要求剪下，貼上在隔板、您紙估翅片、導流片、封條之間。元件組裝好後，用夾具夾持牢固，以防止釺焊時裝配元件之間錯位。
4）真空釺焊：真空釺焊是一種在1.3～1.3×10帕絕對壓力下，採用輻射方式使組裝好的釺焊件和釺料合金均勻地升溫至所要求的溫度進行釺焊的工藝。將上述譽翻組裝好的元件送入釺焊爐，釺焊前，將釺焊爐內抽真空在1.3帕以下，工件隨爐加熱升溫至850～870℃，並保溫20～30分鐘，使組件各部位的溫度均勻，釺焊爐繼續升溫至1100～1150℃，此溫度為不鏽鋼的釺焊溫度，此溫度下鎳基釺料處於最佳的流動狀態，考慮基體材料厚度及組件結構，保溫10～15分鐘以上，快速冷卻，冷卻時間控制在3分鐘以內，出爐溫度為200℃以下。
5）總裝：釺焊完畢後的上述板束經檢驗合格後，紙轎譽禁採用氬弧焊將封頭以及接管等焊上。
6）試驗與檢查：將上述製成的不鏽鋼板翅式換熱器進行X-射線探傷、氦泄漏試驗、流阻試驗、壓力試驗、TUV、ASME、勞埃德船舶協會及其它試驗與檢查，以達到相應的要求和標準。
改善效果
《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》採用非晶態鎳基釺料對奧氏體不鏽鋼板翅式換熱器進行真空釺焊。由於非晶態鎳基釺料潤濕性好，成份分布均勻，雜質含量少，強度高，接頭氣密性好，成本低，照汗墊採用這種工藝後，奧氏體不鏽鋼板翅式換熱器可以獲得成形優良、組織均勻、無溶蝕、拉伸強度及持久壽命高的優質接頭，粘帶釺料方便裝配又易於控制加入量，保證了釺焊質量，整體成本較低。
附圖說明
圖1是《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》流程圖。
圖1
權利要求
1、《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》其特徵是製造工藝包括：
1）零件製備：
A.隔板：按製造板翅式換熱器需要的長度下料；
B.封條：為特製型材，按製造板翅式換熱器需要的長度下料；
C.翅片：由不鏽鋼薄板在自動成形工具機上用成形沖膜衝壓成坯形，然後用凹凸模整形而成；
D.封頭和接管：按要求由板材成形或由管材焊制而成。
2）焊前清洗：不鏽鋼板翅式換熱器的零件在釺焊之前需經過徹底的清洗，以便除去一切表面上附著的異物和油脂。採用酸洗除去油、污、氧化物，再用高壓水進行沖洗。
3）元件組裝：不鏽鋼板翅式換熱器主要元件翅片、隔板、封條等，除了經過嚴格的清洗外，各元件表面還應除去毛刺、翅片整形、隔板校平、封條校直，然後就可以根據設計結構的要求進行板束的裝配。組裝是在專門的台位上進行，組裝時，隔板和翅片層交替迭置在特製的模架內，將非晶態鎳基釺料按尺寸要求剪下，貼上在隔板、翅片、導流辯挨墓片、封條之間。元件組裝好後，用夾具夾持牢固，以防止釺焊時裝配元件之間錯位。
4）真空釺焊：真空釺焊是一種在1.3～1.3×10帕絕對壓力下，採用輻射方式使組裝好的釺焊件和釺料合金均勻地升溫至所要求的溫度進行釺焊的工藝。將上述組裝好的元件送入釺焊爐，釺焊前，將釺焊爐內抽真空在1.3帕以下，工件隨爐加熱升溫至850～870℃，並保溫20-30分鐘，使組件各部位的溫度均勻，釺焊爐繼續升溫至1100～1150℃，此溫度為不鏽鋼的釺焊溫度，此溫度下鎳基釺料處於最佳的流動狀態，考慮基體材料厚度及組件結構，保溫10～15分鐘以上，快速冷卻，冷卻時間控制在3分鐘以內，出爐溫度為200℃以下。
5）總裝：釺焊完畢後的上述板束經檢驗合格後，採用氬弧焊將封頭以及接管等焊上。
6）試驗與檢查：將上述製成的不鏽鋼板翅式換熱器進行X-射線探傷、氦泄漏試驗、流阻試驗、壓力試驗、TUV、ASME、勞埃德船舶協會及其它試驗與檢查，以達到相應的要求和標準。
2、根據權利要求1所述不鏽鋼板翅式換熱器的製造工藝，其特徵是採用非晶態鎳基釺料釺焊奧氏體不鏽鋼。
3、根據權利要求1所述不鏽鋼板翅式換熱器的製造工藝，其特徵是鎳基釺料釺焊不鏽鋼的最佳間隙一般為0.05～0.12毫米。
4、根據權利要求1所述不鏽鋼板翅式換熱器的製造工藝，其特徵是整個升溫時間約4小時或更長，開始升溫可較快，後逐漸變慢。
5、根據權利要求1所述不鏽鋼板翅式換熱器的製造工藝，其特徵是快速冷卻可用充氮冷卻。
實施方式
參照附圖1，《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》所述製造工藝為：
1、零件製備
（1）隔板。由專門廠家生產，在製造板翅式換熱器時按需要的長度下料。隔板一般為0.2毫米的薄板。
（2）封條。為特製型材，可以是冷拉也可以是熱擠壓而得的，由專門廠家生產，在製造板翅式換熱器時按需要的長度下料。
（3）翅片。其主要成形方法有衝壓和滾壓兩種，各有特點，在大量生產中是採用自動成形工具機進行的。翅片是由0.1～0.4毫米厚的不鏽鋼薄板在自動成形工具機上用成形沖膜衝壓成坯形，然後用凹凸模整形而成。在沖制過程中送料、切口、剪斷均自動進行。對成形剪下後翅片需經檢查成形翅片高度的均勻性，以保證焊接時翅片與隔板有良好的均勻接觸，一般控制翅峰不平度在0.03～0.05毫米範圍內，因此對翅高質量檢查必須用多頭千分表嚴格進行。對鋸齒形翅片，要求有良好的切口，切開間距約為齒距的一半，間隙一般在0.4～0.6毫米。衝壓成形法生產翅片，翅形整齊清晰，節距均勻，尺寸和高度公差較易達到設計要求，但衝壓速度不宜過快，應控制在40～60次/分為宜。
（4）封頭和接管。按要求由板材成形或由管材焊制而成。
2、焊前清洗
不鏽鋼在釺焊中對表面異物的敏感性很高，微量油脂等含碳雜質不但會影響釺焊質量，而且在高溫下還會滲入不鏽鋼中造成局部貧鉻。因此，不鏽鋼板翅式換熱器的零件在釺焊之前需要經過徹底的清洗以便除去一切表面上附著的異物和油脂。一般用酸洗除去油、污、氧化物，再用高壓水進行沖洗。
3、元件組裝
不鏽鋼板翅式換熱器的主要元件有翅片、隔板、封條等，除了經過嚴格的清洗外，各元件表面還應該除去毛刺、翅片整形、隔板校平、封條校直，然後就可以根據設計結構的要求進行板束的裝配。組裝是在專門的台位上進行的。採用可以自動升降的組裝台位時，將大大便於組裝操作。組裝時，隔板和翅片層交替迭置在特置的模架內，非晶態鎳基釺料薄膜，厚度一般在0.02～0.04毫米，寬度為50～100毫米，按尺寸要求剪下，貼上在隔板、翅片、導流片、封條之間。
選擇鎳基釺料釺焊不鏽鋼的最佳間隙為0.05～0.12毫米，且儘可能均勻一致，以保證釺焊質量。組合件接頭的裝配間隙大小是影響釺焊焊縫緻密性和接頭強度的關鍵因素之一。間隙過小，阻礙釺料流入，不易形成大量焊適率良好的接頭；間隙太大，毛細作用減弱，釺料填充困難，合金化作用減弱，導致接頭力學性能較差。這樣，真空釺焊時借毛細作用使熔化的釺料在表面張力影響下，粘著基體金屬，濕潤它並滲透到連線件的清潔接頭處，從而獲得不可拆卸接頭。
元件組裝好後，用一套專門的夾具夾持牢固，以防止釺焊時裝配元件之間錯位。夾具一般由上模、下模、彈簧等零件組成。上下模有鑄造的，也有焊接的。為防止板束和夾具在高溫下變形，為了增加模具剛性，下模通常是整塊的並有長方形“井”字骨架結構。選擇夾具材料時，應避免在高溫下會向不鏽鋼表面滲碳或氮的材料，因為這些材料會影響不鏽鋼的釺焊質量，並造成局部貧鉻。
4、真空釺焊
真空釺焊是一種在1.3～1.3×10帕絕對壓力下，採用輻射方式使組裝好的釺焊件和釺料合金均勻地升溫至所要求的溫度進行釺焊的工藝。釺焊前，將爐內抽真空在1.3帕以下，工件隨爐加熱升溫至850～870℃，並保溫20～30分鐘（隨釺焊工件的層數增加而保溫時間加長），目的是減小組件上的溫度梯度，使組件各部位的溫度均勻。選擇不鏽鋼的釺焊溫度為1100～1150℃，此溫度下鎳基釺料處於最佳的流動狀態。考慮基體材料厚度及組件結構，保溫10～15分鐘以上。這樣奧氏體不鏽鋼中的碳化物很快固溶，既節約了工時，又避免了焊後固溶處理而引起的不良後果。整個升溫時間約4小時或更長，開始升溫可較快，後逐漸變慢。冷卻時可用充氮快速冷卻，冷卻時間控制在3分鐘以內。出爐溫度為200℃以下。
5、總裝
釺焊完畢後的板束經檢驗合格後，採用氬弧焊將封頭以及接管等焊上。
6、試驗與檢查
在不鏽鋼板翅式換熱器製造過程中和製成後有以下一些試驗與檢查項目：X-射線探傷、氦泄漏試驗、流阻試驗、壓力試驗、TUV、ASME、勞埃德船舶協會及其它試驗與檢查。以保證不鏽鋼板翅式換熱器封頭等處熔焊焊縫質量、氣密性符合要求，流阻值不超過一定的範圍，強度符合要求，整體達到TUV、ASME、勞埃德船舶協會等的檢驗標準。
榮譽表彰
2017年5月，《不鏽鋼板翅式換熱器製造工藝》獲得第十屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
