[發明專利]一種三維整體非連續外翅片及其加工方法

無效

• 申請號: 201110266618.9
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102441775A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 萬珍平;湯勇;張小霞;陸龍生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23P15/26
• 分類號: B23P15/26;B21D53/02;F28F1/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及傳熱與節能技術領域，具體是指一種三維整體非連續外翅片及其加工方法。

背景技術

面對日益嚴重的能源危機，節能已經成為全球性的共識，強化傳熱技術是指能顯著改善傳熱性能的節能新技術，可大大提高傳熱效率。翅片管作為一種最常的強化傳熱元件，被廣泛應用于電力、冶金、機械、石油、化工、電子、制冷、航空航天、國防軍工、生物制藥等行業的強化傳熱與節能。

目前工業上常用的外翅片管基于第二代傳熱技術的二維連續外翅片管，制造方式主要有套片、繞片、滾軋等，這幾種方法制造的翅片都是以一定的方法安裝在基管上，存在加工工藝復雜、成本高等缺點，并且翅片和基管之間結合不緊密，接觸熱阻較大，降低了傳熱性能。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種三維整體非連續外翅片及其加工方法，解決了現有技術加工外翅片管存在著翅片和金屬基管之間結合不緊密，接觸熱阻大、工藝復雜、加工成本高等技術問題。

本發明的目的可通過如下技術方案來實現：

一種三維整體非連續外翅片加工方法，如下步驟：

(1)沿金屬基管的外圓周加工出二維溝槽。具體加工過程：將金屬基管裝夾于車床上，在金屬基管內部嵌入不銹鋼棒作為支撐以增加金屬基管管體強度，車床上安裝跟刀架，跟刀架支架上安裝兩個頂柱，防止金屬基管在水平和豎直方向變形，采用滾花刀具沿金屬基管的外圓周滾壓出二維溝槽。

(2)用犁切/擠壓刀具沿金屬基管的外圓周犁切/擠壓二維溝槽，得到三維整體非連續外翅片。具體加工過程是：將步驟(1)加工好的帶二維溝槽的金屬基管裝夾于車床上，在管內嵌入不銹鋼棒作為支撐以增加金屬基管管體強度，車床上安裝跟刀架，跟刀架支架上安裝兩個頂柱，防止金屬基管在水平和豎直方向上變形，采用犁切/擠壓刀具沿金屬基管外圓周犁切/擠壓該二維溝槽，得到三維整體非連續外翅片。

二維溝槽深度為0.30～0.51mm。二維溝槽為“V”型結構。金屬基管可采用銅管或者不銹鋼管。

用犁切/擠壓刀具沿金屬基管的外圓周犁切/擠壓二維溝槽，加工的翅片高度為0.78mm～1.28mm，具有三維非連續性和表面形貌結構豐富等特征。

上述加工方法得到的三維整體非連續外翅片，翅片呈一定間距在基管上有規律的排列，單個翅片結構呈圓弧形(其他形狀可以根據要求自行制造刀具即可)，具有豐富的表面結構，和相同內徑、壁厚的光管相比，大大提高了傳熱表面積，有效增加了材料的利用率，并且翅片是在基管上直接加工出來的，翅片和金屬基管之間不存在接觸熱阻，因此顯著提高了傳熱性能。

本發明技術手段簡便易行，傳熱效果好，成本低，便于推廣應用。

附圖說明

圖1為三維整體非連續外翅片，滾壓過程示意圖。

圖2為三維整體非連續外翅片，犁切/擠壓過程示意圖。

圖3為三維整體非連續外翅片，SEM圖示意圖。

圖4為單個翅片SEM圖。

圖5為三維整體非連續外翅片實物圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明的技術特點，下面結合具體說明。

如圖1所示。將Φ12×500mm金屬基管2，如長銅管裝夾于C6132A1車床上，由于所加工的銅管較長，并且滾花過程受力較大，因此在銅管內部嵌入不銹鋼棒(圖中未示出)作為支撐，防止滾花過程中，銅管受力發生彎曲變形，車床上安裝跟刀架，跟刀架支架上安裝兩個頂柱，防止銅管在水平和豎直方向的變形，采用滾花刀具1沿金屬基管2的外圓周滾壓出二維溝槽3。通過調整滾花刀規格和滾花過程中不同加工參數，可得到不同高度的二維溝槽3結構。

如圖2示出了翅片的犁切A、擠壓B到成翅C的過程。將已經獲得二維溝槽3的銅管裝夾于C6132A1車床上，銅管內部嵌入不銹鋼棒作為支持，防止犁切/擠壓刀具4在犁切/擠壓過程中，銅管受力發生彎曲變形，車床上安裝跟刀架，跟刀架支架上安裝兩個兩個頂柱，分別防止銅管在水平和豎直方向的變形，通過更換不同犁切/擠壓刀具4的參數和加工參數，可在銅管上得到不同高度及不同形貌的三維整體非連續外翅片結構。

圖3為三維整體非連續外翅片，SEM圖示意圖。

圖4為單個翅片SEM圖。單個翅片結構呈圓弧性，頂部呈尖角，翅片和犁切/擠壓刀具主切削刃接觸的一面較為光滑，和擠出面接觸的一面較為粗糙。

圖5為三維整體非連續外翅片實物圖。翅片形成過程屬無屑加工，相比相同內徑和壁厚的光管，大大提高了傳熱表面積，有效增加了材料的利用率；