鋁制板翅式換熱器芯體生產(chǎn)過程工藝改進(jìn)

趙凱 姜紅霞 蘆柯京 周文俊

摘要：鋁制板翅式換熱器產(chǎn)品的質(zhì)量要求與可靠性要求都很高。其核心部件是芯體，芯體生產(chǎn)過程中的影響因素眾多，工裝設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、工藝編制的合理性對(duì)其一次釬焊成功率有著非常重要的影響。本文通過對(duì)釬焊壓裝工裝、釬焊底板的重新設(shè)計(jì)及制作、芯體釬焊工藝的改進(jìn)及清洗設(shè)備的改造，顯著提高了芯體釬焊一次成功率，大幅提高了芯體的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：板翅式換熱器 ?芯體 ?工藝改進(jìn) ?工裝制作 ?設(shè)備改造

鋁制板翅式換熱器廣泛應(yīng)用于各種車輛、工程機(jī)械、航空航天、化工石油等領(lǐng)域，通過熱交換為動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置提供冷卻，保證裝置的正常運(yùn)行。鋁制板翅式換熱器一般由芯體和集流室構(gòu)成。芯體是影響其性能優(yōu)劣的關(guān)鍵部件。

一、鋁制板翅式換熱器芯體生產(chǎn)過程

鋁制板翅式換熱器芯體由翅片、封條、隔板等零件層層堆疊后經(jīng)真空釬焊而成，其生產(chǎn)過程如圖1所示，翅片、封條、隔板側(cè)板等零件加工完成后，經(jīng)清洗去掉零件表面的油脂、雜質(zhì)等，按照?qǐng)D紙的需求一層層堆疊為需要的形狀，然后進(jìn)入真空釬焊爐經(jīng)釬焊而成。通常采用真空釬焊一次合格率來衡量芯體加工的成功與否。

圖1 ?芯體生產(chǎn)過程

二、鋁制板翅式換熱器芯體生產(chǎn)過程工藝改進(jìn)

（一）概述

真空釬焊工序的釬焊一次合格率，除了與真空釬焊工藝密切相關(guān)外，前道工序中零件加工以及清洗和裝配工藝也對(duì)其有巨大的影響。因此不僅要對(duì)釬焊工藝進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，也要對(duì)前道各工序進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

（二）具體方案和措施

按照板翅式換熱器芯體的生產(chǎn)過程，對(duì)其生產(chǎn)過程工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新的具體方案和措施如下：

1.芯體壓裝工裝

引進(jìn)半自動(dòng)裝配機(jī)替代原有的手工裝配臺(tái)，能夠達(dá)到對(duì)芯體施加預(yù)緊力的效果。但是對(duì)芯體壓緊力的精確調(diào)整還需要重新設(shè)計(jì)適合的工裝來實(shí)現(xiàn)。原有工裝存在如下不足之處：

1）需要采用穿拉桿進(jìn)行固定的壓裝方式，使得拉桿拆卸不便;

2）彈簧為分體結(jié)構(gòu)，調(diào)整下壓量時(shí)芯體受力不均，造成芯體尺寸不規(guī)范。

針對(duì)原有工裝的不足之處，設(shè)計(jì)了新型組裝型釬焊壓裝工裝（組裝型），在制作的過程中充分運(yùn)用了鉗工工藝，如劃線、定位、打孔等。該壓裝工裝具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）能夠自由組合，靈活度高（如圖2所示）;

圖2 ?釬焊壓裝工具（組裝型）

2）設(shè)有一體式彈簧裝置，能夠在釬焊過程中持續(xù)保證下壓壓力;

3）采用不銹鋼方鋼管以及鋼板等分散型零部件組合型壓裝工具，相比整體式鑄造底座及壓板，整體重量明顯減輕，減少釬焊過程的熱容量;

4）設(shè)計(jì)帶有缺口的底板和頂部壓裝板，使拉桿能夠方便拆卸，提高拆裝效率（如圖3所示）。

圖3 ?釬焊壓裝工裝（組裝型）示意圖

2.釬焊工裝

因原工裝過于厚重，影響爐內(nèi)氣氛、芯體均溫性及升溫速率，因此也設(shè)計(jì)了新型釬焊底板工裝。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)其受力進(jìn)行分析，保證其結(jié)構(gòu)的可靠性。

新工裝采用不銹鋼方管拼焊而成的框架結(jié)構(gòu)，在制作的過程中對(duì)方管進(jìn)行劃線、切割，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)方管進(jìn)行定位及拼焊。釬焊底板根據(jù)爐腔尺寸分為兩半，方便芯體工件在其上的碼放，并方便從兩端爐門進(jìn)爐，提高了靈活性。

3.充氮工藝

對(duì)真空釬焊工藝進(jìn)行了創(chuàng)新性的改進(jìn)，在釬焊過程中增加了充氮工序。

其原理是當(dāng)真空爐內(nèi)在一定的真空狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定加熱時(shí)，充入一定壓力的氮?dú)?，可以使?fàn)t內(nèi)的氣體充分流動(dòng)，提高熱氣體與工件的接觸，使?fàn)t內(nèi)的氣體溫度更加均勻，工件的受熱也更加均勻，這樣可以有效提高升溫速率;同時(shí)充入一定壓力的氮?dú)夂?，可以帶走爐內(nèi)的臟污氣體，使?fàn)t內(nèi)的釬焊環(huán)境更加潔凈，對(duì)釬焊十分有利。

增加充氮工序后，整個(gè)真空釬焊的時(shí)間可以大大縮短，常規(guī)工藝的釬焊時(shí)間基本上在8～9個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)，在增加充氮工序后可以縮短到5～6個(gè)小時(shí)，大大提高釬焊效率。同時(shí)也使釬焊質(zhì)量有了大幅提高，在所應(yīng)用的某型散熱器芯體中，真空釬焊一次合格率可以達(dá)到90%。

三、應(yīng)用范圍及改進(jìn)效果

（一）應(yīng)用范圍

新的芯體生產(chǎn)工藝可以應(yīng)用到各型號(hào)換熱器的生產(chǎn)過程。當(dāng)這些產(chǎn)品需要通過真空釬焊的工藝方法生產(chǎn)時(shí)，均可以采用新的芯體生產(chǎn)工藝，也可應(yīng)用于冷板類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。

（二）改進(jìn)效果

1.新型的芯體壓裝工裝和壓裝工藝，有效減輕壓裝工具的重量和體積，減少了在真空釬焊爐內(nèi)的熱容量，有效減少釬焊時(shí)間;

2.新型的芯體壓裝工裝，有效保證了在釬焊過程中對(duì)芯體的持續(xù)有效下壓，保證芯體形狀在受熱狀態(tài)下的穩(wěn)定;

3.新型釬焊底板，解決了原有工裝重量過大、搬運(yùn)不便及釬焊過程中吸熱量過大影響芯體均溫性的問題。在真空釬焊工藝中，增加充氮工序，有效提高了真空釬焊爐內(nèi)加熱速率的提升，并同時(shí)提高工件的溫度均勻性，對(duì)提高釬焊質(zhì)量有了重大改善，并可以加快釬焊步驟，縮短釬焊時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，但從真空釬焊工序，每釬焊一爐的生產(chǎn)用時(shí)就可以縮短3個(gè)小時(shí);

綜合以上芯體工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，板翅式換熱器芯體翅片零件加工的生產(chǎn)效率可以提高一倍，真空釬焊時(shí)間可以從原來的8～9個(gè)小時(shí)縮短為5～6個(gè)小時(shí)。

四、經(jīng)濟(jì)效益

目前該新型生產(chǎn)工藝已應(yīng)用于多個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。通過實(shí)際的生產(chǎn)過程比較，如某型芯體產(chǎn)品的生產(chǎn)效率從之前的271分鐘/套提高到84分鐘/套，芯體一次釬焊合格率也從舊爐狀態(tài)的約78%提高到90%。在其它項(xiàng)目的換熱器產(chǎn)品生產(chǎn)中加以推廣，也能夠大大提高生產(chǎn)效率，可以大大提高產(chǎn)能。

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