[發明專利]蛇形流道制冰板整體近凈成型加工制造方法

有效

• 申請號: 201110219598.X
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102398145A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 羅鍵;王穎;羅乾
• 申請（專利權）人: 羅鍵
• 主分類號: B23P15/26
• 分類號: B23P15/26;B23C3/00;B23K20/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，特別是一種蛇形流道制冰板及其整體近凈成型加工制造方法。

背景技術

普通的蛇形流道制冰板一般是采用長1.2~1.8m、寬0.5~1.2m的兩塊1~3mm厚的304不銹鋼板材料通過電阻滾焊的方法焊接而成，經高壓氣體對不銹鋼制冰板進行脹形，使之成型為具有蛇形中空流道的制冰板，讓冷媒（如R-22或氨）在中空流道中流動。由于蛇形流道制冰板上的焊道多、分布密，電阻滾焊的方法焊接熱輸入較大，而且因為不銹鋼線膨脹系數大、導熱系數低（17w/m×kJ左右），電阻焊接時容易產生較大的焊接殘余應力，導致蛇形流道制冰板焊接加工后和隨后的使用過程中容易發生變形和翹曲，因此需要采用一種更適合的焊接方法來加工制造蛇形流道制冰板。

鋁合金具有獨特的物理化學性能，它密度小，電阻率小，線膨脹系數大和導熱系數大。鋁合金的密度比不銹鋼小得多，導熱系數比不銹鋼大得多。采用鋁合金來代替不銹鋼不但可以減輕蛇形流道制冰板的重量，更能夠減小焊接變形的發生，提高蛇形流道制冰板的工作效率。

普通的鋁合金制冰板是由鋁合金型材經過焊接而成的平行流制冰板，鋁合金型材壁厚、結構成型復雜，使得鋁合金平行流制冰板的重量大，消耗鋁合金材料多，成本高，而且采用常規熔化焊接工藝成型的鋁合金制冰板質量不太穩定，制冰板的熱交換效率不太高。而由兩塊鋁合金薄板制造的蛇形流道制冰板，傳統的制造方法也需要通過氣體保護熔化焊接方法，或者激光焊接方法進行連接，然后經壓力脹形而成；與不銹鋼薄板制造的制冰板一樣，由于蛇形流道制冰板的焊道多、分布密，熔化焊接熱輸入較大，容易產生較大的殘余應力，導致由兩塊鋁合金薄板經熔化焊接制造的蛇形流道制冰板，在脹形加工后及其使用過程中容易發生變形和翹曲，從而影響到制冰板的生產效率和制冰效果，嚴重時導致制冰機無法正常工作，必須停止生產，進行制冰板的維修或更換。

攪拌摩擦焊是一種新型固相焊接方法，其焊縫中心的最高溫度僅為熔化溫度的80%，所以攪拌摩擦焊時不會產生與金屬熔化有關的焊接缺陷。由于攪拌摩擦焊溫度相對較低，焊接熱輸入較小，焊接后結構的殘余應力或變形較小。同時，攪拌摩擦焊是一種綠色焊接方法，焊接前及焊接過程中對環境的污染小。因此，采用攪拌摩擦焊來加工成型蛇形流道制冰板可以減小焊接熱輸入、減小了焊接殘余應力，控制蛇形流道制冰板的焊接變形，并且攪拌摩擦焊接效益高，不需要其他填充焊料，對環境污染小，經濟效益較高。而且，近年來，攪拌摩擦焊接技術與其它加工技術相結合，產生了許多復合加工制造新技術和新工藝，在機械制造領域具有巨大的應用前景。

采用鋁合金整體厚度板材料，通過切削-攪拌摩擦焊接復合加工制造方法近凈成型內部中空的蛇形流道，能有效地解決采用兩塊薄板焊接然后脹形制造而成的蛇形流道制冰板因焊接殘余應力、變形和翹曲問題，以及采用鋁合金型材導致制冰板結構復雜、制冰板笨重、較厚以及工序繁雜的諸多問題，能夠使得冷媒流動均勻、通暢、制冰良好，并提高了蛇形流道制冰板的熱交換能力，減少加工工序，以及對材料、加工、人力資源的浪費，節約成本，特別適用于船舶運輸領域對于制冰機的特殊要求，對于節能、資源友好的可持續經濟發展具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有蛇形流道制冰板及其加工成型技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種新型結構的蛇形流道制冰板及其加工成型方法，特別是采用鋁合金厚板整體材料和獨特的結構形式，代替傳統的不銹鋼、鋁合金型材和鋁合金板材的結構形式來創新式地設計、加工、制造蛇形流道制冰板，以減少制冰板的厚度，提高制冰板的整體強度和抗失穩的能力，提高蛇形流道制冰板的效率和效果，減輕蛇形流道制冰板的自身重量，減小的焊接殘余應力，減小制冰板的焊接變形以及使用過程中發生的不平衡變形與翹曲，使蛇形流道內的冷媒流道均勻，冷媒流動阻力小，提高蛇形流道制冰板抗冷熱沖擊能力與抗疲勞的性能。

本發明的目的是這樣實現的：蛇形流道制冰板整體近凈成型加工制造方法，制冰板結構由本體、進口管、出口管和內部空心流道構成；制冰板采用鋁合金整體厚板材料，通過同時進行的切削-攪拌摩擦焊接復合加工制造方法，整體近凈成型為蛇形流道制冰板，進口管和出口管分別放置于鋁合金厚板內部空心流道的兩端，使用焊接方法將進口管、出口管與鋁合金制冰板本體相連接，進口管、出口管與內部空心流道一起形成冷卻介質的流動通道，無需通過模具、高壓脹形工藝和其它焊接工序，使得蛇形流道制冰板整體近凈成型；鋁合金蛇形流道制冰板整體近凈成型加工制造方法包括以下步驟。