激光焊翅片管及其生产工艺的制作方法

本发明涉及翅片管及生产技术领域，具体为激光焊翅片管及其生产工艺。

背景技术：

翅片管是一种换热元件，为了提高换热效率，通常在换热管的表面通过加翅片，增大换热管的外表面积(或内表面积)，从而达到提高换热效率的目的这样一种换热管。翅片管广泛应用于石油、化工、电力、制冷工业等领域。国内的翅片管种类繁多，主要以高频焊翅片管为主，虽然它与镶嵌、钎焊等方法相比，在产品质量和生产自动化方面都更为先进，但是由于高频焊翅片管的根部难以焊透和根部有褶皱等因素，导致高频焊翅片管在换热效率和防积灰方便还存在诸多不足。而激光焊翅片管具有焊透率高，能够防止间隙腐蚀，延长使用寿命，减小传热热阻；激光焊翅片管可以突破材料限制，可使用不同材料进行加工，是目前最为先进的翅片管焊接工艺。

翅片管的种类有很多，其连续弯翅片管折弯生产工艺复杂，成本较高；连续弯翅片管采用一体化连接结构，给清洗、维修、拆卸工作带来不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：激光焊翅片管，所述激光焊翅片管包括换热组件，所述换热组件外壁焊接有矩形翅片，所述换热组件包括若干个基管和连接管，所述若干个基管之间通过连接管连接；所述基管外壁还焊接有环形翅片。

所述换热组件两端分别设置有进气口、出气口，所述换热组件靠近进气口的一端内部嵌设有过滤网。所述连接管金属软管，所述基管和连接管之间通过法兰连接。

所述矩形翅片中间开设若干孔槽，所述孔槽尺寸与换热组件适配。所述矩形翅片通过孔槽适配安装。所述环形翅片的翅片高度为5-10mm,所述，所述相邻环形翅片之间的间距为2-4mm；所述相邻矩形翅片之间的间距为2-4mm。

所述的激光焊翅片管的生产工艺，包括以下步骤：

1)各组件预处理，步骤如下：所述基管为无缝直管，基管厚度为0.8-1.5mm，清除基管外壁和内壁锈迹、焊渣、毛刺、油污；自然干燥；基管两端焊接法兰；连接管为金属软管，金属软管包括金属波纹管、网套，所述网套激光焊接在金属波纹管表面；所述金属波纹管制备步骤如下：(1)外加剂制备：将钛在1900～2200℃条件下熔融，完全熔融后，加入二氧化硅、氮化硅和氧化锌的混合研磨粉末，混合均匀，降温至1650～1750℃，制得外加剂；(2)粗坯金属波纹管制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为1850～2200℃条件下熔融，然后向其中投入黄铜，将温度升高至2600～2800℃，加入步骤(1)制得的添加剂，熔融混匀后，降温至1600℃，保温3～6小时，进入模具加工成直管，沿直管外壁旋压螺旋槽深为1.3～3mm、螺旋槽间距为7.5～8.5mm、螺旋角为20～35°的螺旋波纹，制得粗坯金属波纹管；(3)打磨、定型：将粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑，粗坯金属波纹管内灌入润滑剂，冷冻处理2-3小时，制得金属波纹管成品；金属波纹管外壁激光焊接网套，形成金属软管，金属软管两端激光焊接法兰，制得连接管。

此方法制备的金属软管，弹力性和耐拉性高，比普通的胶管、折管耐老化、耐压；因此金属软管作为激光焊翅片管上的连接管使用时，可根据实际使用空间需要，弯曲连接管来改变激光焊翅片管的整体尺寸，操作步骤简单。

取厚度为0.3-1mm的金属板，加工成若干个矩形金属板，在矩形金属板中部开设孔槽，孔槽数量与基管数量相同，孔槽内径与基管外径适配；从孔槽中心线沿矩形金属板长度方向切割成相等的两部分，形成矩形翅片；矩形翅片高度比环形翅片高度大2mm；当激光焊翅片管平置时，可代替环形翅片作为支撑面支撑激光焊翅片管，矩形翅片的受力面积比环形翅片受力面积大，作为支撑时，其受力面压强小，不易损坏，即保护环形翅片的表面不受损，同时也增加了传热面积。

2)激光焊接环形翅片，步骤如下；环形翅片之间的无翅片区为矩形翅片焊接区，在矩形翅片焊接区将两个矩形翅片抱合卡在换热组件外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片与换热组件外壁的接合处，使得所述矩形翅片与换热组件外壁的接合处相互熔合，矩形翅片焊接于换热组件上，当矩形翅片焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；控制焊接间距为2-4mm；

3)基管和连接管通过法兰连接，得到换热组件，步骤如下；基管一端法兰和连接管一端法兰之间加入密封垫圈完全贴合后，用螺栓螺母紧固连接；形成换热组件。法兰之间加密封垫圈，使基管和连接管连接更加紧固，且增加密封性，避免外界空气进入，腐蚀激光焊翅片管内壁。基管和连接管之间采用法兰连接，拆装方便，便于后期的维修、清理需要；

4)激光焊接矩形翅片，步骤如下；环形翅片之间的无翅片区为矩形翅片焊接区，在矩形翅片焊接区将两个矩形翅片抱合卡在换热组件外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片与换热组件外壁的接合处，使得所述矩形翅片与换热组件外壁的接合处相互熔合，矩形翅片焊接于换热组件上，当矩形翅片焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

5)安装进气口、出气口和过滤网，步骤如下；在换热组件首端激光焊接进气口，在换热组件末端激光焊接出气口，靠近进气口的一端内部嵌设具有耐腐蚀性的过滤网，形成激光焊翅片管。过滤网可以阻止，气体介质中夹带的杂质进入翅片管内，杂质滞留在翅片管内壁，会减少传热效率，且造成翅片管内壁局部腐蚀。

6)涂覆防腐涂层，步骤如下；清除激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面的焊渣、毛刺、油污；酸洗、干燥；在激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面刷涂底漆；底漆覆盖激光焊翅片管所有位置，底漆自然干燥；敷设防腐涂层，防腐涂层为石墨烯防腐涂料，防腐涂层敷设完成后，自然干燥，激光焊翅片管的生产工艺结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的激光焊翅片管，采用激光焊接技术，焊透率高，增加换热效率，同时可防止间隙腐蚀；激光焊接不改变金属的金相组织，同时提升基管与翅片的结合效果，使翅片管强度更高，结构稳固。本发明中连接管与若干基管间法兰连接，可实现快速安装和拆卸，为后期维修、清理工作带来方便；连接管使用具有弹力性和耐拉性的金属软管，可以通过弯曲连接管，改变翅片管的尺寸。嵌入过滤网、加密封垫圈可避免外界空气或杂质进入激光焊翅片管，造成管壁腐蚀；激光焊翅片管外壁敷设石墨烯防腐涂料，可避免其在高温、高压等恶劣环境下的腐蚀，延长其使用寿命；且石墨烯防腐涂料具有导热性，所以不会降低激光焊翅片管本身的导热性。

附图说明

图1是激光焊翅片管示意图；

图2是换热组件示意图；

图3是矩形翅片示意图；

图4是连接管示意图；

图中标号：1、基管；2、连接管；3、环形翅片；4、矩形翅片5、进气口；6、出气口；7、过滤网；8、法兰；9、换热组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，激光焊翅片管，所述激光焊翅片管包括换热组件9，所述换热组件9外壁焊接有矩形翅片4，所述换热组件9包括若干个基管1和连接管2，所述若干个基管1之间通过连接管2连接；所述基管1外壁还焊接有环形翅片3。

所述换热组件9两端分别设置有进气口5、出气口6，所述换热组件9靠近进气口5的一端内部嵌设有过滤网7。

所述连接管2为金属软管，所述基管1和连接管2之间通过法兰8连接。

所述矩形翅片4中间开设若干孔槽，所述孔槽尺寸与换热组件适配。所述矩形翅片4通过孔槽适配安装。

所述环形翅片3的翅片高度为5mm,所述矩形翅片4高度比环形翅片3高度大2mm，所述相邻环形翅片3之间的间距为2mm；所述相邻矩形翅片4之间的间距为2mm。

本发明提供的激光焊翅片管，采用激光焊接技术，焊透率高，增加换热效率，同时可防止间隙腐蚀；激光焊接不改变金属的金相组织，同时提升基管与翅片的结合效果，使翅片管强度更高，结构稳固。本发明中连接管与若干基管间法兰连接，可实现快速安装和拆卸，为后期维修、清理工作带来方便；连接管使用具有弹力性和耐拉性的金属软管，可以通过弯曲连接管，改变翅片管的尺寸。嵌入过滤网、加密封垫圈可避免外界空气或杂质进入激光焊翅片管，造成管壁腐蚀；激光焊翅片管外壁敷设石墨烯防腐涂料，可避免其在高温、高压等恶劣环境下的腐蚀，延长其使用寿命；且石墨烯防腐涂料具有导热性，所以不会降低激光焊翅片管本身的导热性。

激光焊翅片管的具体实施工艺如实施例1-3所示：

实施例1

激光焊翅片管的生产工艺，包括以下步骤：

1)各组件预处理，步骤如下：所述基管1为无缝直管，基管1厚度为0.8mm，清除基管1外壁和内壁锈迹、焊渣、毛刺、油污；自然干燥；基管1两端焊接法兰8；连接管2为金属软管，连接管为金属软管，金属软管包括金属波纹管、网套；所述网套激光焊接在金属波纹管表面，所述金属波纹管制备步骤如下：(1)外加剂制备：将钛在1900℃条件下熔融，完全熔融后，加入二氧化硅、氮化硅和氧化锌的混合研磨粉末，混合均匀，降温至1650℃，制得外加剂；(2)粗坯金属波纹管制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为1850℃条件下熔融，然后向其中投入黄铜，将温度升高至2600℃，加入步骤(1)制得的添加剂，熔融混匀后，降温至1600℃，保温3小时，进入模具加工成直管，沿直管外壁旋压螺旋槽深为1.3mm、螺旋槽间距为7.5mm、螺旋角为20°的螺旋波纹，制得粗坯金属波纹管；(3)打磨、定型：将粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑，粗坯金属波纹管内灌入润滑剂，冷冻处理2小时，制得金属波纹管成品；金属波纹管外壁激光焊接网套，形成金属软管，金属软管两端激光焊接法兰8，制得连接管2。

取厚度为0.3金属板，加工成环形翅片3，环形翅片3高度为5mm，环形翅片3内环直径与基管1外径适配；

取厚度为0.3mm的金属板，加工成若干个矩形金属板，在矩形金属板中部开设孔槽，从孔槽中心沿矩形金属板长度方向切割成相等的两部分，形成矩形翅片4；矩形翅片4高度比环形翅片3高度大2mm。

2)激光焊接环形翅片3，步骤如下；环形翅片3之间的无翅片区为矩形翅片4焊接区，在矩形翅片4焊接区将两个矩形翅片4抱合卡在换热组件9外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处，使得所述矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处相互熔合，矩形翅片4焊接于换热组件9上，当矩形翅片4焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

3)基管1和连接管2通过法兰8连接，得到换热组件9，步骤如下；基管1一端法兰8和连接管2一端法兰8之间加入密封垫圈，两法兰8完全贴合后紧固连接，形成换热组件9；

4)激光焊接矩形翅片4，步骤如下；环形翅片3之间的无翅片区为矩形翅片4焊接区，在矩形翅片4焊接区将两个矩形翅片4抱合卡在换热组件9外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处，使得所述矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处相互熔合，矩形翅片4焊接于换热组件9上，当矩形翅片4焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

5)安装进气口5、出气口6和过滤网7，步骤如下；在换热组件9首端激光焊接进气口5，在换热组件9末端激光焊接出气口6，靠近进气口5的一端内部嵌设过滤网7，形成激光焊翅片管；

6)涂覆防腐涂层，步骤如下；清除激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面的焊渣、毛刺、油污；酸洗、干燥；在激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面刷涂底漆；底漆覆盖激光焊翅片管所有位置，底漆自然干燥；敷设石墨烯防腐涂料，自然干燥，激光焊翅片管的生产工艺结束。

实施例2

激光焊翅片管的生产工艺，包括以下步骤：

1)各组件预处理，步骤如下：所述基管1为无缝直管，基管1厚度为1.5mm，清除基管1外壁和内壁锈迹、焊渣、毛刺、油污；自然干燥；基管1两端焊接法兰8；连接管2为金属软管，连接管为金属软管，金属软管包括金属波纹管、网套；所述网套激光焊接在金属波纹管表面，所述金属波纹管制备步骤如下：(1)外加剂制备：将钛在2200℃条件下熔融，完全熔融后，加入二氧化硅、氮化硅和氧化锌的混合研磨粉末，混合均匀，降温至1750℃，制得外加剂；(2)粗坯金属波纹管制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为2200℃条件下熔融，然后向其中投入黄铜，将温度升高至2800℃，加入步骤(1)制得的添加剂，熔融混匀后，降温至1600℃，保温6小时，进入模具加工成直管，沿直管外壁旋压螺旋槽深为3mm、螺旋槽间距为8.5mm、螺旋角为35°的螺旋波纹，制得粗坯金属波纹管；(3)打磨、定型：将粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑，粗坯金属波纹管内灌入润滑剂，冷冻处理3小时，制得金属波纹管成品；金属波纹管外壁激光焊接网套，形成金属软管，金属软管两端激光焊接法兰8，制得连接管2。

取厚度1mm金属板，加工成环形翅片3，环形翅片3高度为10mm，环形翅片3内环直径与基管1外径适配；

取厚度为1mm的金属板，加工成若干个矩形金属板，在矩形金属板中部开设孔槽，从孔槽中心沿矩形金属板长度方向切割成相等的两部分，形成矩形翅片4；矩形翅片4高度比环形翅片3高度大2mm。

2)激光焊接环形翅片3，步骤如下；环形翅片3之间的无翅片区为矩形翅片4焊接区，在矩形翅片4焊接区将两个矩形翅片4抱合卡在换热组件9外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处，使得所述矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处相互熔合，矩形翅片4焊接于换热组件9上，当矩形翅片4焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

3)基管1和连接管2通过法兰8连接，得到换热组件9，步骤如下；基管1一端法兰8和连接管2一端法兰8之间加入密封垫圈，两法兰8完全贴合后紧固连接，形成换热组件9；

4)激光焊接矩形翅片4，步骤如下；环形翅片3之间的无翅片区为矩形翅片4焊接区，在矩形翅片4焊接区将两个矩形翅片4抱合卡在换热组件9外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处，使得所述矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处相互熔合，矩形翅片4焊接于换热组件9上，当矩形翅片4焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

5)安装进气口5、出气口6和过滤网7，步骤如下；在换热组件9首端激光焊接进气口5，在换热组件9末端激光焊接出气口6，靠近进气口5的一端内部嵌设过滤网7，形成激光焊翅片管；

6)涂覆防腐涂层，步骤如下；清除激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面的焊渣、毛刺、油污；酸洗、干燥；在激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面刷涂底漆；底漆覆盖激光焊翅片管所有位置，底漆自然干燥；敷设石墨烯防腐涂料，自然干燥，激光焊翅片管的生产工艺结束。

实施例3

激光焊翅片管的生产工艺，包括以下步骤：

1)各组件预处理，步骤如下：所述基管1为无缝直管，基管1厚度为1.0mm，清除基管1外壁和内壁锈迹、焊渣、毛刺、油污；自然干燥；基管1两端焊接法兰8；连接管2为金属软管，金属软管包括金属波纹管、网套，所述网套激光焊接在金属波纹管表面；所述金属波纹管制备步骤如下：(1)外加剂制备：将钛在2000℃条件下熔融，完全熔融后，加入二氧化硅、氮化硅和氧化锌的混合研磨粉末，混合均匀，降温至1700℃，制得外加剂；(2)粗坯金属波纹管制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为2000℃条件下熔融，然后向其中投入黄铜，将温度升高至2700℃，加入步骤(1)制得的添加剂，熔融混匀后，降温至1600℃，保温5小时，进入模具加工成直管，沿直管外壁旋压螺旋槽深为2.5mm、螺旋槽间距为7.8mm、螺旋角为30°的螺旋波纹，制得粗坯金属波纹管；金属波纹管外壁激光焊接网套，形成金属软管，金属软管两端激光焊接法兰8，制得连接管2。

(3)打磨、定型：将粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑，粗坯金属波纹管内灌入润滑剂，冷冻处理2.5小时，制得金属波纹管成品。

取厚度为0.7mm金属板，加工成环形翅片3，环形翅片3高度为8mm，环形翅片3内环直径与基管1外径适配；

取厚度为0.7mm的金属板，加工成若干个矩形金属板，在矩形金属板中部开设孔槽，从孔槽中心沿矩形金属板长度方向切割成相等的两部分，形成矩形翅片4；矩形翅片4高度比环形翅片3高度大2mm。

2)激光焊接环形翅片3，步骤如下；环形翅片3之间的无翅片区为矩形翅片4焊接区，在矩形翅片4焊接区将两个矩形翅片4抱合卡在换热组件9外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处，使得所述矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处相互熔合，矩形翅片4焊接于换热组件9上，当矩形翅片4焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

3)基管1和连接管2通过法兰8连接，得到换热组件9，步骤如下；基管1一端法兰8和连接管2一端法兰8之间加入密封垫圈，两法兰8完全贴合后紧固连接，形成换热组件9；

4)激光焊接矩形翅片4，步骤如下；环形翅片3之间的无翅片区为矩形翅片4焊接区，在矩形翅片4焊接区将两个矩形翅片4抱合卡在换热组件9外壁上，启动激光焊接机，该激光焊接机所发出的激光束射在矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处，使得所述矩形翅片4与换热组件9外壁的接合处相互熔合，矩形翅片4焊接于换热组件9上，当矩形翅片4焊接区焊接完毕时，关闭激光焊接机；

5)安装进气口5、出气口6和过滤网7，步骤如下；在换热组件9首端激光焊接进气口5，在换热组件9末端激光焊接出气口6，靠近进气口5的一端内部嵌设过滤网7，形成激光焊翅片管；

5)涂覆防腐涂层，步骤如下；清除激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面的焊渣、毛刺、油污；酸洗、干燥；在激光焊翅片管内壁和外表面的内、外表面刷涂底漆；底漆覆盖激光焊翅片管所有位置，底漆自然干燥；敷设石墨烯防腐涂料，自然干燥，激光焊翅片管的生产工艺结束。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。