[发明专利]一种铝制板翅式换热器芯体真空钎焊组合式柔性夹具

说明书

技术领域

本发明属于铝合金焊接技术领域，尤其涉及一种铝制板翅式换热器芯体真空钎焊组合式柔性夹具。

背景技术

铝制板翅式换热器具有热阻小、换热效率高、结构紧凑、体积小、重量轻、适应性强、坚固耐用、经济性好等特点，在航空航天、船舶、石油化工、原子能和工程机械等领域得到广泛应用。

铝制板翅式换热器由换热器芯体和封头通过钨极氩弧焊组焊而成。换热器芯体的基本结构是由翅片、导流片、隔板、护板和封条组成的单元体叠积结构，翅片、导流片、护板和封条材料通常为3003铝合金，隔板通常为434铝合金包覆板，434铝合金包覆板的中间芯板为3003 铝合金，上下表面层为厚度0.09~0.11mm的含硅量为9.0~10.5%的4004铝合金包覆层，即钎料层。换热器芯体早期主要采用盐浴钎焊制造，由于盐浴钎焊存在能耗高、环境污染严重、残留盐腐蚀等问题，现已被真空钎焊所取代。

铝制板翅式换热器芯体的生产工艺复杂，技术要求高，其中钎焊前的装配是一个非常重要的环节。由于换热器芯体特殊的叠积结构，目前国内外换热器芯体钎焊前的装配都是手工装配，其装配质量对后续的真空钎焊有着至关重要的影响。钎焊时换热器芯体能否实现有效的钎焊，除了钎焊工艺，另外一个关键因素就是换热器芯体钎焊前的装配。真空钎焊时换热器芯体受钎焊温度场的影响，翅片、导流片、隔板、护板和封条钎焊加热时要膨胀，冷却时要收缩；钎料钎焊加热时被加热到熔化温度而熔化，冷却时结晶而形成钎接缝。翅片、导流片、隔板、护板和封条由于形状和尺寸不同，所发生的膨胀和收缩变形过程并不相同，受热阶段膨胀变形必须保持协调，才能保证钎焊时的毛细管效应，熔化钎料才能良好地填充钎接缝隙。局部的钎接缝隙过大，会造成局部的未焊合而导致换热器芯体出现局部泄漏或钎焊缝性能不能满足要求。冷却阶段翅片、导流片、隔板、护板和封条的收缩变形也必须保持协调，才能保证形成良好钎接的焊缝，局部的收缩变形的不协调，会造成局部未焊合或钎焊缝出现裂纹等缺陷而导致换热器芯体出现局部泄漏或钎焊缝性能不能满足要求。

采用夹具保证换热器芯体的装配质量满足钎焊的要求，是目前国内外成熟的技术途径。通过夹具固定换热器芯体，再送入真空钎焊炉进行钎焊，钎焊完毕出炉冷却到室温拆除夹具。夹具不但要对换热器芯体各组成元件进行固定定位，同时还要在真空钎焊过程中提供相应的压力，使换热器芯体各组成元件变形协调，满足钎焊的要求。因此，采用可靠的夹具进行快捷的换热器芯体的装配，是换热器芯体实际生产必须解决的现实问题。另外，除夹具的可靠性外，还必须综合考虑夹具的使用便捷性、适用范围、制造成本以及使用寿命，在保证换热器芯体钎焊质量的前提下，提高换热器芯体生产效率和降低换热器芯体生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对铝制板翅式换热器芯体真空钎焊存在的问题，提供一种铝制板翅式换热器芯体真空钎焊组合式柔性夹具，快捷可靠地实现换热器芯体真空钎焊前的装配，满足换热器芯体的真空钎焊要求。该夹具结构简单，使用方便，可靠性强，适用范围宽，成本低，使用寿命长，经济性好。

本发明的目的是这样实现的：本发明公开了一种铝制板翅式换热器芯体真空钎焊组合式柔性夹具，该夹具主要由一块底板、八根拉杆、八只弹簧、四块槽型弹簧压板、一个格栅架、一块格栅架盖板、两块顶部边滑板和一块顶部中滑板组成，为组合式的可拆卸独立元件结构，可很方便地根据所要钎焊的换热器芯体尺寸对夹具组成元件进行组合，满足不同尺寸的换热器芯体装配要求。

在对换热器芯体刚度进行理论分析和钎焊试验的基础上，本发明确定了换热器芯体的压紧方式：换热器芯体的两端部位，特别是两端的四个角部位由于是护板、封条和隔板的交替、护板的叠积结构，刚度大，换热器芯体的四个角部位是四个弹簧的直接压紧点，通过顶部边滑板对换热器芯体的两端部位进行柔性压力均匀分配；换热器芯体除两端以外的部位，刚度比两端部位要小得多，采用了格栅架、格栅架盖板和滑板的弹簧压紧方式，对换热器芯体的中间部位进行柔性压力均匀分配。弹簧两两一组通过槽型弹簧压板和拉杆压紧，使弹簧提供的柔性压力保持动态平衡，对换热器芯体各组成元件进行固定定位，并在真空钎焊过程中对换热器芯体提供柔性压力，有利于钎焊过程中换热器芯体各组成元件的协调变形，获得高质量钎焊的换热器芯体。