專利名稱：一種焊接單元組片和由其組成原表面回?zé)崞餍倔w的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接單元組片的方法，同時(shí)涉及由該單元組片組成微型燃?xì)廨啓C(jī)的原表面回?zé)崞餍倔w，以及該焊接方法所用的模具。
背景技術(shù)：
微型燃?xì)廨啓C(jī)是一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)，近年來在分布式發(fā)電/能源系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展迅速?；?zé)崞魇且环N高效緊湊式的原表面回?zé)崞?，它是微型燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵部件，其在燃?xì)廨啓C(jī)中的作用主要是，利用向心透平機(jī)中排出的廢燃?xì)鈱?duì)進(jìn)入燃燒室之前的壓縮空氣進(jìn)行預(yù)熱，提高進(jìn)入燃燒室的壓縮空氣溫度，從而使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了回?zé)嵫h(huán)，提高了系統(tǒng)的熱效率。
原表面(Primary Surface，又稱一次表面)是一種板式結(jié)構(gòu)，沖壓一次成型，避免了板翅式表面中的二次表面，因而板與板之間無需釬焊。這種結(jié)構(gòu)具有緊湊性好；重量輕；阻力小等特點(diǎn)。
下面對(duì)組成原表面回?zé)崞餍倔w的單元組片進(jìn)行具體描述。每?jī)蓧K原表面板與插入的封條和空氣導(dǎo)流片組合焊接成為一個(gè)單元組片，每個(gè)單元組片上有空氣的入口部和出口部，內(nèi)部為空氣流動(dòng)區(qū)域，各相鄰單元組片空氣入口處相互接觸的部分焊接在一起，從而在單元組片之間形成了燃?xì)馔ǖ?。在組裝時(shí)，燃?xì)馔ǖ廊肟谔幍奶て絽^(qū)內(nèi)要插入燃?xì)鈱?dǎo)流片。這里“踏平區(qū)”的含義是，將每片原表面板上的周邊區(qū)域加工成平面狀，在此處放置導(dǎo)流片后，幫助分配燃?xì)膺M(jìn)入各通道中。同樣地，在每個(gè)單元組片上，兩塊原表面板的周邊也有相應(yīng)的踏平區(qū)，下面不再對(duì)此詳細(xì)描述。
要保證燃?xì)夂涂諝馔坊ゲ淮?，良好的焊接工藝是關(guān)鍵。關(guān)于芯體的焊接制造工藝，國(guó)外的技術(shù)一般是用一套由控制系統(tǒng)操縱的焊接設(shè)備，自動(dòng)完成焊接和組裝過程。這些現(xiàn)有技術(shù)側(cè)重于把各個(gè)組件固定在很精確的位置，就此也發(fā)明了一些用于組裝的固定設(shè)備和有效方法，但是，這些現(xiàn)有技術(shù)中并沒有提及關(guān)于具體焊接工藝這樣的技術(shù)內(nèi)容。
由于單元組片是由兩片很薄(通常只有0.08-0.12mm)的原表面板以及插在原表面板之間位于四個(gè)周邊上的封條焊接而成，因此，單元組片完成周邊密封焊接后容易出現(xiàn)以下兩個(gè)缺陷(1)焊接的熔合與氣密性不易保證。
(2)組件在焊后產(chǎn)生明顯的翹曲變形。
另外，由于原表面板很薄，因此不能保證焊接時(shí)每個(gè)單元組片上的空氣入口和出口尺寸，而且入口和出口周圍的密封焊接很難操作，焊接質(zhì)量難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種焊接單元組片的方法，通過該焊接方法可以克服焊接的熔合與氣密性不易保證的缺陷。另外，通過該焊接方法的實(shí)施，可以使單元組片在長(zhǎng)度方向的翹曲變形控制在最小水平，從而使組件在焊接后產(chǎn)生的翹曲變形不很明顯。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種單元組片的焊接方法。該單元組片包括形狀相同且相對(duì)放置的第一原表面板和第二原表面板，兩個(gè)原表面板的兩個(gè)對(duì)角分別形成有供流體進(jìn)入和流出兩板之間流體通道的入口部和出口部，在第一和第二原表面板相對(duì)的各邊之間插有內(nèi)封條，第一和第二原表面板外側(cè)面的短邊上分別放置有短邊外封條，短邊外封條分別延伸覆蓋在入口部和出口部的外側(cè)邊上，所述單元組片由所述第一和第二原表面板的各邊和與之對(duì)應(yīng)的封條焊接在一起而形成，該焊接方法包括以下步驟(1)、形成單元組片長(zhǎng)度方向上的焊縫；(2)、形成單元組片寬度方向上的焊縫；(3)、在入口部和出口部的兩側(cè)形成焊縫；在形成單元組片長(zhǎng)度方向上的焊縫的所述步驟(1)中還包括以下逆向分段焊接步驟(i)、在第一長(zhǎng)邊上，從兩個(gè)端點(diǎn)開始沿邊長(zhǎng)向內(nèi)各焊接出一個(gè)焊縫段；(ii)、在與第一長(zhǎng)邊相對(duì)的第二長(zhǎng)邊上，從兩個(gè)端點(diǎn)開始沿邊長(zhǎng)向內(nèi)各焊接出一個(gè)焊縫段；(iii)、在第一長(zhǎng)邊上，從所述步驟(i)的兩個(gè)焊縫段向內(nèi)分別繼續(xù)接出一個(gè)焊縫段；(iv)、在第二長(zhǎng)邊上，從所述步驟(ii)的兩個(gè)焊縫段向內(nèi)分別繼續(xù)接出一個(gè)焊縫段；(v)、按照上述步驟(i)到(iv)的順序繼續(xù)接出若干焊縫段，直到在兩個(gè)長(zhǎng)邊上各形成一條連續(xù)的密封焊縫。
其中采用與所述步驟(i)到(v)類似的逆向分段焊接步驟形成單元組片寬度方向上的焊縫。
其中所述封條的厚度大于所述原表面板各邊的厚度，且長(zhǎng)邊和短邊的長(zhǎng)度相等。
其中在操作步驟(1)之前，用模具將單元組片夾緊形成一個(gè)整體，使得焊接時(shí)可以自由翻轉(zhuǎn)該單元組片；在操作步驟(3)之前，將銅條插在入口部和出口部的第一原表面板和第二原表面板之間，形成銅條局部制模，形成焊縫之后拆除該銅條。
其中在操作步驟(3)之前，將梯形銅板插在入口部和出口部的第一原表面板和第二原表面板之間，形成梯形銅板局部制模，形成焊縫之后拆除該梯形銅板。
其中入口部通過在矩形單元組片的一個(gè)對(duì)角切邊形成，出口部形成在與入口部相對(duì)的另一個(gè)對(duì)角切邊位置；入口部形成在矩形單元組片的一個(gè)短邊的一端，出口部形成在矩形單元組片另一短邊的另一端上，入口和出口的開口方向相反。
其中所述焊縫段長(zhǎng)度相等，焊縫段長(zhǎng)度在數(shù)值范圍50～100mm內(nèi)選取，最優(yōu)值取75mm。
其中焊接采用TIG焊，TIG焊的焊接電流為直流70～90安培，擺弧幅度±1.0mm～±1.5mm。
另外，本發(fā)明還提供一種由上述制造方法加工出的若干單元組片組成的原表面換熱器芯體。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提出一種上述制造方法所用的焊接模具，該模具由銅條和基板組成，銅條位于基板的周邊上，二者通過螺釘或類似方式鑲嵌而成，銅條的寬度和厚度與所需焊接的原表面板及封條的結(jié)構(gòu)尺寸確定。
通過采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以達(dá)到以下技術(shù)效果逆向分段焊接方法保證了焊縫的熔合與氣密性，而且換熱單元組片在焊接后不會(huì)產(chǎn)生明顯的翹曲變形。
由于采用了銅條(或梯形銅板)局部制模的方法，確保了通氣孔尺寸和密封焊接，而且焊接之后可以很輕松地拆掉銅條(或梯形銅板)形成的局部銅模，因此也可以有效保證焊接的質(zhì)量。


圖1是一種微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)示意圖。
圖2是壓縮空氣和廢燃?xì)庠趫D1中的回?zé)崞鲀?nèi)的流動(dòng)示意圖。
圖3(a)是組成圖2中的回?zé)崞餍倔w的切斜角單元組片結(jié)構(gòu)形式示意圖。
圖3(b)是組成圖2中的回?zé)崞餍倔w的不切斜角單元組片結(jié)構(gòu)形式示意圖。
圖3(c)是圖3(a)或(b)中所示單元組片焊接后的長(zhǎng)邊正視圖。
圖3(d)是圖3(a)或(b)中所示單元組片焊接后的短邊正視圖。
圖4是圖3(a)所示單元組片焊接的模具詳圖。
圖5(a)是圖3(a)所示單元組片周邊焊縫逆向分段焊接方法的示意圖。
圖5(b)是入口部和出口部周邊焊接所用的銅條局部制模詳圖。
圖5(c)是入口部和出口部周邊焊接所用的梯形銅板局部制模詳圖。
圖6(a)是不切斜角的芯體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6(b)是切斜角的芯體結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
圖1是一種微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)1、離心壓氣機(jī)2、向心透平機(jī)3、燃燒室4、回?zé)崞?等組成。
圖2是壓縮空氣和廢燃?xì)庠谠砻婊責(zé)崞髦械牧鞒淌疽鈭D?；?zé)崞?包括芯體6、位于芯體6下方的進(jìn)氣室7、位于芯體6上方的排氣室8。其中，進(jìn)氣室7的前側(cè)面有一個(gè)廢燃?xì)馊肟?，在排氣室8的頂部有一個(gè)廢燃?xì)獬隹?0。在芯體6的一個(gè)側(cè)面有一個(gè)壓縮空氣的進(jìn)氣管11，在與該側(cè)面相對(duì)的另一個(gè)側(cè)面上有一個(gè)壓縮空氣的排氣管12。芯體6是由很多個(gè)單元組片組成，而每個(gè)單元組片又分別由兩片原表面板、導(dǎo)流片和封條組成。兩塊原表面板之間形成有供壓縮空氣通過的通道，各單元組片之間形成有供廢燃?xì)馔ㄟ^的燃?xì)馔ǖ馈８鲏嚎s空氣通道通過壓縮空氣進(jìn)氣管和排氣管相互連通，各燃?xì)馔ǖ劳ㄟ^燃?xì)馊肟诤腿細(xì)獬隹谙嗷ミB通。壓縮空氣通道和燃?xì)馔ǖ乐g相互密封不通氣。
下面結(jié)合圖1和2描述壓縮空氣和廢燃?xì)庠诨責(zé)崞髦械牧鞒?。壓縮空氣在進(jìn)入燃燒室4之前，經(jīng)過空氣進(jìn)氣管11被引入到回?zé)崞?的芯體6內(nèi)部，空氣進(jìn)入進(jìn)氣管，之后從進(jìn)氣管進(jìn)入原表面板頂部的導(dǎo)流區(qū)，在原表面板頂部的導(dǎo)流片引導(dǎo)下，從頂部進(jìn)入壓縮空氣通道內(nèi)?？諝庠趬嚎s空氣通道內(nèi)與原表面板另一側(cè)燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的廢燃?xì)膺M(jìn)行熱交換，吸收廢燃?xì)獾臒崃俊囟壬吆蟮膲嚎s空氣離開壓縮空氣通道，在原表面板下部導(dǎo)流片的引導(dǎo)下，經(jīng)下部的導(dǎo)流區(qū)流到排氣管12內(nèi)，從排氣管12排出，離開回?zé)崞?，進(jìn)入燃燒室4。來自向心透平機(jī)3的廢燃?xì)鈴娜肟?進(jìn)入進(jìn)氣室7，隨后從芯體6下方進(jìn)入原表面板之間的一組燃?xì)馔ǖ纼?nèi)，該組燃?xì)馔ǖ琅c壓縮空氣通道彼此間隔開來。從下到上流動(dòng)的廢燃?xì)馀c壓縮空氣進(jìn)行熱交換，將熱量傳遞給壓縮空氣，隨后經(jīng)過排氣室8和廢燃?xì)獬隹?0排出回?zé)崞?。
下面參見圖3(a)-(d)介紹單元組片13的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。其中，圖3(a)和(b)是表示單元組片各組成部分及其位置關(guān)系的示意圖；圖3(c)是圖3(a)或(b)中單元組片長(zhǎng)邊的正視圖，圖3(d)是圖3(a)或(b)中單元組片短邊的正視圖。值得指出，這里所謂組片“長(zhǎng)邊”和“短邊”主要是為了敘述問題的方便而提出的，并不代表實(shí)際長(zhǎng)度的大小，也就是說，實(shí)際使用中，“短邊”的長(zhǎng)度也可以大于“長(zhǎng)邊”的長(zhǎng)度，或者二者長(zhǎng)度相等。
在本實(shí)施例中，單元組片13上所有零件的材料均為不銹鋼，當(dāng)然根據(jù)需要也可采用其他適合材料。
參考圖3(a)，單元組片13由兩片很薄的第一原表面板14和第二原表面板15、一對(duì)空氣導(dǎo)流片16以及在四個(gè)邊上的封條17a、17b、17c、17d(各一對(duì))組成，第一原表面板14和第二原表面板15的頂邊和底邊是長(zhǎng)邊，兩個(gè)側(cè)邊為短邊。兩個(gè)長(zhǎng)邊的厚度均為δ1，夾在長(zhǎng)邊之間的封條17a的厚度均為δ2。
從圖3(a)中可以看出，長(zhǎng)方形原表面板的兩個(gè)對(duì)角被切掉，從而形成隨后還將詳細(xì)描述的空氣入口和出口，第一原表面板14和第二原表面板15之間在入口和出口部位不夾封條，因此在這兩個(gè)部位也沒有焊縫。
當(dāng)然，空氣入口和出口還可以不設(shè)在對(duì)角處。例如，在一個(gè)可選擇實(shí)施例中，入口部可以形成在矩形單元組片的一個(gè)短邊的一端，出口部形成在矩形單元組片另一短邊的另一端上，入口部和出口部的開口方向相反，如圖3(b)所示。
如圖3(c)所示，在第一原表面板14和第二原表面板15的頂邊之間及底邊之間，沿長(zhǎng)度方向均夾有一個(gè)封條17a，第一原表面板14、第二原表面板15和封條17a的邊緣密封焊接在一起，形成有焊縫18。該焊縫示意在后面的圖5(a)中。本實(shí)施例中原表面板頂邊和底邊以及封條的典型尺寸如下原表面板長(zhǎng)邊的厚度δ1的取值范圍為0.3～0.4mm，封條17a的厚度δ2取值范圍為1.4～1.8mm。焊接前，第一原表面板14和第二原表面板15踏平區(qū)比封條17a要向外伸出長(zhǎng)度δ，約0.5mm，以保證焊接時(shí)14，15和17a三者的有效融合，從而保證焊縫18的焊接質(zhì)量。
如圖3(d)所示，在單元組片13的兩個(gè)短邊上(圖中僅示出一條短邊的情形)，在第一原表面板14和第二原表面板15之間及外側(cè)面共放置三條封條17b，17c，17d，兩個(gè)短邊和三條封條之間密封焊接在一起，形成有焊縫19。相應(yīng)地，另一條短邊上也形成焊縫19，該焊縫也表示在圖5(a)中。應(yīng)當(dāng)說明的是，第一原表面板14和第二原表面板15短邊的厚度均為δ4，夾在短邊之間的封條17b的厚度δ5，封條17c，17d的厚度均為δ3。本實(shí)施例中原表面板短邊的厚度及封條的典型尺寸如下短邊厚度δ4為0.08～0.2mm，封條17c、17d的厚度δ3為0.7～1.4mm，封條17b的厚度δ5為1.4～1.8mm。
焊接前，第一原表面板14和第二原表面板15踏平邊比封條17b，17c，17d要向外伸出長(zhǎng)度δ，約0.5mm，以保證焊接時(shí)第一和第二原表面板14，15與封條17b，17c，17d五者的有效融合，從而保證焊縫19的焊接質(zhì)量。
上述封條17a，17b，17c，17d的寬度一般取5mm，略小于密封踏平邊的寬度(一般取7mm)。
由于原表面板和封條的厚度不同，因此焊接的特點(diǎn)是需要將薄板(即原表面板)和厚板(即封條)焊接在一起。如果采用常規(guī)焊接方法，由于原表面板很薄，因此單元組件13(該單元組件又是組成回?zé)崞餍倔w的散熱單元)完成周邊密封焊后，容易出現(xiàn)以下缺陷一個(gè)缺陷是焊接的熔合與氣密性不易保證，另一個(gè)缺陷是單元組片在焊接后產(chǎn)生明顯的翹曲變形。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中采用了一種逆向分段焊接方法，該焊接方法可以消除上述兩個(gè)缺陷。
下面通過示例詳細(xì)介紹本發(fā)明提出的逆向分段焊接方法。
為了防止單元組片在焊接后出現(xiàn)翹曲變形并保證焊接質(zhì)量，在焊接過程中必須采用專用的焊接模具。圖4是焊接專用模具示意圖，模具由基板20和銅條21a、21b組成，長(zhǎng)邊所對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，短邊所對(duì)應(yīng)的寬度為W?；?0的材料可用普通碳鋼以節(jié)省成本，銅條21a，21b和基板可采用沉頭螺釘或其他類似方式鑲嵌固定。其中銅條的寬度L1、L2和厚度δ6、δ7與所需焊接的原表面片和封條的結(jié)構(gòu)尺寸相互關(guān)聯(lián)，以保證銅條在焊接過程中起到夾緊和冷卻單元組件的作用，一般寬度L1與封條17a，17b，17c，17d的寬度相當(dāng)，寬度L2以能用螺釘或其他類似方式與基板20鑲嵌為宜，厚度δ6的取值應(yīng)保證銅條21a，21b鑲嵌后與基板20平齊，厚度δ6出厚度δ7的部分應(yīng)能將單元組片的長(zhǎng)邊壓緊為準(zhǔn)，一般與厚度δ3相等。
另外，在焊接不切角的單元組件時(shí)，模具也不切角。
圖5(a)是焊接本發(fā)明單元組片周邊焊縫使用的逆向分段焊接方法的示意圖，圖中的AF邊和CD邊對(duì)應(yīng)于圖3(a)中的兩個(gè)長(zhǎng)邊，BC邊和EF邊對(duì)應(yīng)于圖3(a)中的兩個(gè)短邊。圖5(b)、圖5(c)是焊接空氣入口部和出口部周圍焊縫時(shí)的局部制模詳圖。形成單元組片13的焊接過程共包括以下四個(gè)步驟。
步驟1用模具將封條和兩個(gè)原表面板夾緊形成一個(gè)整體。具體來說，把如圖3(a)所示的單元組片的各組成部分按圖示相對(duì)位置放好，然后把兩塊如圖4所示的模具分別放置在單元組片前后，即讓銅條21a對(duì)應(yīng)于兩個(gè)長(zhǎng)邊，銅條21b對(duì)應(yīng)于兩個(gè)短邊和兩個(gè)封條17c，17d。把模具和單元組片夾緊形成一個(gè)整體，可以在焊接過程自由翻轉(zhuǎn)。
步驟2采用下面詳述的逆向分段焊接法，形成單元組片長(zhǎng)度方向上的焊縫18。該焊縫18是將圖3(a)中的長(zhǎng)邊夾在長(zhǎng)邊之間的焊條17a焊接在一起而形成的。下面詳細(xì)描述該逆向分段焊接法。
如圖5(a)所示，把單元組件的一條長(zhǎng)邊AF邊朝上放置，在AF邊上，先從A點(diǎn)開始，由左向右焊出焊縫段1-1，然后從F點(diǎn)開始，由右向左焊出焊縫段1-2。一般情況下，焊縫段1-1和焊縫段1-2的長(zhǎng)度均為l，l的數(shù)值范圍約為50～100mm，l最好取75mm。以下每個(gè)焊縫段的長(zhǎng)度與焊縫段1-1的長(zhǎng)度基本相等，大致為l。
焊出焊縫段1-1和1-2后，將單元組件翻轉(zhuǎn)180°，讓另一條長(zhǎng)邊CD邊朝上，從與A點(diǎn)大致相對(duì)的C點(diǎn)開始，由左向右焊出焊縫段2-1，接著從D點(diǎn)開始，由右向左焊出焊縫段2-2。
隨后把單片組件再翻轉(zhuǎn)180°，使AF邊在上，接著焊縫段1-1從左向右焊繼續(xù)焊接出焊縫段1-3；再?gòu)挠蚁蜃蠛附映龊缚p段1-4。
接著，將單片組件翻轉(zhuǎn)180°，讓CD邊朝上，由左向右焊出焊縫段2-3，再由右向左焊出焊縫段2-4。
按照上述方法，再依次焊接出焊縫段1-5，1-6，2-5，2-6……，直到將每條長(zhǎng)邊全部焊接完畢為止，從而在每條長(zhǎng)邊上形成一條連續(xù)的密封焊縫，也就是說最后形成長(zhǎng)邊AF和長(zhǎng)邊CD上的密封焊縫18。
步驟3采用逆向分段焊接法，在單片組件的寬度方向，也就是短邊BC和EF上，形成焊縫19。焊縫19是將圖3(a)中的焊條17c、第一原表面板14的短邊、焊條17b、第二原表面板15的短邊以及焊條17d焊接在一起而形成的。具體步驟如下首先讓邊BC朝上，從B點(diǎn)開始向C方向焊接出焊縫段3-1；再?gòu)腃點(diǎn)開始向B方向焊接出焊縫段3-2；然后把單片組件翻轉(zhuǎn)180°，使EF邊朝上，按照上述方式依次焊接出焊縫段4-1，4-2；隨后把單片組件翻轉(zhuǎn)180°，按照與步驟2相類似的順序，采用逆向分段焊接法依次焊接出焊縫段3-3，3-4，4-3，4-4……，最后形成邊BC和EF上的密封焊縫19。
采用上述分段焊接方法可使單元組件在長(zhǎng)度方向的翹曲變形控制在最小水平。
步驟4對(duì)AB和DE邊上入口部和出口部?jī)蛇叺脑砻姘搴拖噜彿鈼l進(jìn)行焊接。該部位的焊接方法表示在圖5(b)和5(c)中，其中焊縫22a由第一原表面板14和封條17c焊接在一起而形成，將第二原表面板15的短邊與焊條17d焊接在一起形成焊縫22b。為了保證焊接時(shí)薄的第一原表面板14和第二原表面板15不被燒穿，在二者之間可插入一個(gè)銅條21c或梯形銅板21d來有效防止該現(xiàn)象發(fā)生。
由于原表面板是厚度為δ1的不銹鋼薄板，因此在焊接時(shí)必須采取特殊措施，也就是在入口部和出口部利用銅條21c(或梯形銅板21d)局部制模，才能保證不銹鋼薄板不被燒穿，也才能保證密封焊縫不出現(xiàn)泄露現(xiàn)象?，F(xiàn)對(duì)于銅條局部制模和梯形銅板局部制模兩種方法，分別敘述。
銅條制模的焊接具體步驟敘述如下如圖5(b)所示，在單元組片的空氣入口部和出口部所在空區(qū)內(nèi)插入銅條21c從而形成局部銅模。需要說明的是，銅條21c不是和圖4模具中的銅條固定在一起的，而是在焊接入口部和出口部?jī)蛇叺牟襟E中單獨(dú)使用的。把與銅條一邊相鄰的第一原表面板14和封條17c焊接在一起，形成焊縫22a，然后把與銅條另一邊相鄰的第二原表面板15和封條17d焊接在一起，形成焊縫22b。然后將銅條拆除。由于焊接之后可以很輕松地拆掉銅條形成的局部銅模，因此可以有效保證焊接的質(zhì)量，形成了通氣孔的周邊的焊縫。另外，采用銅條局部制模的方法，確保了通氣孔尺寸和密封焊接。
除了采用銅條進(jìn)行上述局部制模外，銅條還可以用梯形銅板21d替代。該梯形銅板被示于圖5(c)中。采用梯形銅板制模的焊接具體步驟敘述如下如圖5(c)所示，在單元組片的空氣入口部和出口部所在空區(qū)內(nèi)插入梯形銅板21d形成局部銅模，把與銅板一邊相鄰的第一原表面板14和封條17c焊接在一起，形成焊縫22a，然后把與銅板另一邊相鄰的第二原表面板15和封條17d焊接在一起，形成焊縫22b。然后抽出銅板。這樣可以和銅條制模一樣保證焊接質(zhì)量，形成入口部和出口部的周邊焊縫。在焊接過程中，可以隨意調(diào)整銅板的深入長(zhǎng)度，適應(yīng)焊接需要。在這一點(diǎn)上，采用梯形銅板比采用銅條更有利。
通過操作上述步驟1到步驟4，就完成了一個(gè)單元組片13的焊接工藝。值得指出，上述步驟1到步驟4是針對(duì)切斜角的單元組件而言的，對(duì)不切斜角的單元組件的焊接工藝類似，這里不再祥述。
一般情況下，原表面回?zé)崞餍倔w是由若干個(gè)單元組片組裝而成的。因此，為了形成一個(gè)原表面芯體，可以重復(fù)上述步驟1到步驟4，加工出所需數(shù)量的單元組片，然后經(jīng)過組裝焊接工藝，將這些單元組片組裝起來形成一個(gè)回?zé)崞餍倔w。組裝焊接工藝既可采用本領(lǐng)域公知的步驟，也可以采用一些特殊手段進(jìn)行組裝，這里不再詳細(xì)描述。
圖6(a)和圖6(b)是將若干單元組片組裝后形成的芯體結(jié)構(gòu)的示意圖。每片單元組片在兩個(gè)短邊上(不切角時(shí)，如圖6(a))或兩個(gè)斜邊上(對(duì)角切角時(shí)，如圖6(b))各有一個(gè)用做空氣入口部或出口部的通氣孔23。芯體下部有若干燃?xì)馊肟?4，下部有若干燃?xì)獬隹?5。
另外，為了確保密封焊縫的質(zhì)量，本發(fā)明還確定了適用于組片長(zhǎng)度方向和寬度方向密封焊縫的TIG焊工藝參數(shù)。TIG焊主要工藝參數(shù)為焊接電流為70～90安培(直流)，擺弧幅度±1.0mm～±1.5mm。
上述焊接過程可以通過手動(dòng)焊接完成，也可以采用本領(lǐng)域常用的自動(dòng)焊接技術(shù)完成，這里不再詳細(xì)描述。
這里通過一個(gè)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解該實(shí)施例僅是示例形式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變形和修改，這些變形和修改都應(yīng)落在發(fā)明人主張的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種焊接單元組片的方法，該單元組片(13)包括形狀相同且相對(duì)放置的第一原表面板(14)和第二原表面板(15)，兩個(gè)原表面板的兩個(gè)對(duì)角分別形成有供流體進(jìn)入和流出兩板之間流體通道的入口部和出口部，在第一和第二原表面板(14，15)相對(duì)的各邊之間插有內(nèi)封條(17a，17b)，第一和第二原表面板(14，15)外側(cè)面的短邊上分別放置有短邊外封條(17c，17d)，短邊外封條(17c，17d)分別延伸覆蓋在入口部和出口部的外側(cè)邊上，所述單元組片(13)由所述第一和第二原表面板(14，15)的各邊和與之對(duì)應(yīng)的封條(17a，17b，17c，17d)焊接在一起而形成，該焊接方法包括以下步驟A、形成單元組片長(zhǎng)度方向上的焊縫(18)；B、形成單元組片寬度方向上的焊縫(19)；C、在入口部和出口部的兩側(cè)形成焊縫(22a，22b)；其特征在于，在形成單元組片長(zhǎng)度方向上的焊縫(18)的所述步驟A中還包括以下逆向分段焊接步驟(i)、在第一長(zhǎng)邊上，從兩個(gè)端點(diǎn)開始沿邊長(zhǎng)向內(nèi)各焊接出一個(gè)焊縫段(1-1，1-2)；(ii)、在與第一長(zhǎng)邊相對(duì)的第二長(zhǎng)邊上，從兩個(gè)端點(diǎn)開始沿邊長(zhǎng)向內(nèi)各焊接出一個(gè)焊縫段(2-1，2-2)；(iii)、在第一長(zhǎng)邊上，從所述步驟(i)的兩個(gè)焊縫段向內(nèi)分別繼續(xù)接出一個(gè)焊縫段(1-3，1-4)；(iv)、在第二長(zhǎng)邊上，從所述步驟(ii)的兩個(gè)焊縫段向內(nèi)分別繼續(xù)接出一個(gè)焊縫段(2-3，2-4)；(v)、按照上述步驟(i)到(iv)的順序繼續(xù)接出若干焊縫段，直到在兩個(gè)長(zhǎng)邊上各形成一條連續(xù)的密封焊縫(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接單元組片的方法，其中采用與所述步驟(i)到(v)類似的逆向分段焊接步驟形成單元組片寬度方向上的焊縫(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接單元組片的方法，其中所述封條的厚度大于所述原表面板(14，15)各邊的厚度，且長(zhǎng)邊和短邊的長(zhǎng)度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接單元組片的方法，其中在操作步驟A之前，用模具將單元組片(13)夾緊形成一個(gè)整體，使得焊接時(shí)可以自由翻轉(zhuǎn)該單元組片；在操作步驟C之前，將銅條(21c)插在入口部和出口部的第一原表面板(14)和第二原表面板(15)之間，形成銅條局部制模，形成焊縫(22a，22b)之后拆除該銅條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接單元組片的方法，其中在操作步驟C之前，將梯形銅板(21d)插在入口部和出口部的第一原表面板(14)和第二原表面板(15)之間，形成梯形銅板局部制模，形成焊縫(22a，22b)之后拆除該梯形銅板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接單元組片的方法，其中入口部通過在矩形單元組片的一個(gè)對(duì)角切邊形成，出口部形成在與入口部相對(duì)的另一個(gè)對(duì)角切邊位置；入口部形成在矩形單元組片的一個(gè)短邊的一端，出口部形成在矩形單元組片另一短邊的另一端上，入口和出口的開口方向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊接單元組片的方法，其中所述焊縫段長(zhǎng)度相等，焊縫段長(zhǎng)度在數(shù)值范圍50～100mm內(nèi)選取，最優(yōu)值取75mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接單元組片的方法，其中焊接采用TIG焊，TIG焊的焊接電流為直流70～90安培，擺弧幅度±1.0mm～±1.5mm。
9.一種由根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制造出的若干單元組片組成的原表面換熱器芯體。
10.一種權(quán)利要求1所述方法所用的焊接模具，該模具由銅條(21a，21b)和基板(20)組成，該銅條位于基板的周邊上，二者通過螺釘或類似方式鑲嵌固定，銅條的寬度和厚度與所需焊接的原表面板及封條的結(jié)構(gòu)尺寸確定。
全文摘要
本發(fā)明公開一種焊接單元組片和由其組成原表面回?zé)崞餍倔w的方法。包括以下逆向分段焊接步驟(i)、在第一長(zhǎng)邊上，從兩個(gè)端點(diǎn)開始沿邊長(zhǎng)向內(nèi)各焊接出一個(gè)焊縫段；(ii)、在與第一長(zhǎng)邊相對(duì)的第二長(zhǎng)邊上，從兩個(gè)端點(diǎn)開始沿邊長(zhǎng)向內(nèi)各焊接出一個(gè)焊縫段；(iii)、在第一長(zhǎng)邊上，從所述步驟(i)的兩個(gè)焊縫段向內(nèi)分別繼續(xù)接出一個(gè)焊縫段；(iv)、在第二長(zhǎng)邊上，從所述步驟(ii)的兩個(gè)焊縫段向內(nèi)分別繼續(xù)接出一個(gè)焊縫段；(v)、按照上述步驟(i)到(iv)的順序繼續(xù)接出若干焊縫段，直到在兩個(gè)長(zhǎng)邊上各形成一條連續(xù)的密封焊縫。采用的逆向分段焊接方法保證了焊縫的熔合與氣密性，而且換熱單元組片在焊接后不會(huì)產(chǎn)生明顯的翹曲變形。
文檔編號(hào)B23K9/02GK1669717SQ200510041940
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者王秋旺, 張冬潔, 王士元, 羅來勤, 曾敏, 吳一寧 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)