[發明專利]一種斯特林發動機用不銹鋼冷卻器的制造方法

有效

• 申請號: 201610935395.3
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN106346153B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 明珠;甄立玲;王英;劉紅偉;馬良超;張迎迎
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K15/06;B23K3/06;B23K1/008;B08B3/08;B08B3/12;B23K101/14;B23K103/04
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

一種斯特林發動機用不銹鋼冷卻器的制造方法，步驟為：按照圖紙尺寸加工不銹鋼冷卻器的零部件；零部件清洗；上、下管板與外殼裝配及電子束焊接；冷卻管裝配及預置釬料；真空釬焊；整體機加工及檢驗。本發明采用真空電子束焊接+真空釬焊兩種工藝復合，實現了不銹鋼冷卻器的精密焊接成型，保證了產品的整體尺寸精度；采用氣動點膠機涂覆膏狀鎳基釬焊料實現膏狀釬料的均勻和定量涂覆，提高涂覆效率，降低相應焊料成本，所得釬縫飽滿、平滑，提高了焊接的一致性。本發明工藝簡單、焊接精度高、成本低，大大提高了產品合格率，制備的不銹鋼冷卻器運行可靠、安裝維修方便。

技術領域

本發明涉及一種用于太陽能光熱型斯特林發動機的冷卻部件，具體涉及一種斯特林發動機用不銹鋼冷卻器的制備方法。

背景技術

太陽能斯特林發動機作為碟式熱發電系統的核心動力設備，其優良程度直接決定整個系統的發電性能。不銹鋼冷卻器是太陽能斯特林熱發電系統重要的零部件。該不銹鋼冷卻器采用列管式換熱結構，由上、下管板、外殼和數百根冷卻管組成。工質氣體軸向流經小口徑的冷卻管束，而冷卻水在冷卻管束的外壁橫向流過，對管內流過的工質進行冷卻。冷卻器冷卻效果的好壞會影響到壓縮腔內氣體溫度。為滿足熱交換要求，設計采用小管徑(內徑小于1mm)的毛細冷卻管，形成一個圓形多層的冷卻器管籠，外殼與上、下管板焊接，冷卻管與管板孔焊接。斯特林發動機理論上不需要再補充工質，因此對發動機的零部件的密封要求嚴格。該不銹鋼冷卻器冷卻器管的連接處要求密封焊接，焊后的冷卻器分為管程和殼程，換熱介質與被換熱介質走不同的管道，要求高壓工質(5MPa)不從焊接處泄露，且堵塞率低于0.1％。目前斯特林發動機用不銹鋼冷卻器在制備過程中通常采用弧焊或縫焊，焊料采用手工涂覆，不但效率低、焊料成本高，而且存在熱變形大、外觀尺寸變形嚴重的問題，使得制備的成品合格率較低，因此需要對現有的制備工藝進行改進，研發出一種能有效控制產品尺寸精度、提高焊接一致性，從而提高產品合格率的制備工藝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、焊接精度高、成本低的斯特林發動機用不銹鋼冷卻器的制造方法，制備的冷卻器具有運行可靠、安裝維修方便的特點。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種斯特林發動機用不銹鋼冷卻器的制造方法，其特征在于包括以下步驟：

1)按照圖紙尺寸加工不銹鋼冷卻器的零部件，零部件包括上、下管板、外殼和冷卻管；

2)零部件清洗：先將加工好的零部件放入金屬網筐浸入堿液槽中進行堿液清洗；然后將零部件連同金屬網筐放入熱水槽中浸泡；接著將零件連同金屬網筐放入清水槽沖洗干凈，之后放入鹽酸槽內中和零件表面殘留的堿性溶液，中和后再放入清水槽中沖洗干凈，最后將零件從金屬網筐中取出，放入盛有清水的超聲波清洗機中，清洗20～40min；

3)上、下管板與外殼裝配及電子束焊接：將清洗后的上、下管板與外殼采用電子束焊接工裝定位裝配，間隙裝配小于0.10mm；然后采用真空電子束焊接上、下管板與外殼；

4)冷卻管裝配及預置釬料：將每根冷卻管對應上、下管板的孔進行對中裝配，控制釬焊間隙在0.02～0.07mm；采用氣動點膠機將鎳基膏狀釬料注入冷卻管與管板孔焊縫處，將注好釬料的冷卻器組件放入干燥箱中烘干；

5)真空釬焊：將干燥處理后的冷卻器組件放入真空爐中，在真空度小于5×10^-2Pa的條件下，加熱至1050～1080℃，保溫10～40min，冷卻至800℃或者其以下，吹Ar氣或N₂氣，然后冷卻至室溫，出爐；

6)整體機加工及檢驗。