[發明專利]一種大型液冷管網及其焊接方法

有效

• 申請號: 202010963329.3
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112207414B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 方坤;宋奎晶;邵宗科;馮潔;姜海濤;江海東;殷東平;洪大良;李磊;白一峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所;合肥工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24;B23K20/26
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開了一種大型液冷管網及其焊接方法，屬于大型液冷管網焊接技術領域，包括液冷殼體與階梯蓋板，所述階梯蓋板包括焊接階梯蓋板、增強階梯蓋板，所述增強階梯蓋板包括與各級管路相對應的多個臺階，各所述臺階與所述焊接階梯蓋板一體成型。本發明將蓋板設計為階梯蓋板，建立了基于承載能力的設計模型，在保證蓋板的承壓能力不下降的前提下，大幅降低了所需焊接的蓋板厚度，使焊接過程可以使用更細小的攪拌工具，大幅降低焊接熱輸入和焊接變形；設計的階梯蓋板的焊接厚度大幅減少，引起了焊縫兩側的實體空間設計變化，因焊縫單側寬度等于焊接厚度，因此焊縫兩側的實體空間大幅減小，從而提高了大型液冷管網的集成度，降低了系統重量。

技術領域

本發明涉及大型液冷管網焊接技術領域，具體涉及一種大型液冷管網及其焊接方法。

背景技術

大陣面、高集成雷達的發展對大型液冷管網提出了急迫需求，大型液冷管網在提升雷達集成度的同時，大幅簡化系統裝配關系，提升集成精度，進而提升雷達系統的可靠性和戰斗力。隨著先進制造技術的發展，尤其是攪拌摩擦焊技術的成熟，雷達大型集成管網的制造成為可能。因集成管網上存在大量高精度的雷達電子模塊安裝接口，且其內部存在密集復雜流道，該流道會在焊接過程中因變形會發生偏移，導致設計時須保證足夠的設計余量，從而影響雷達系統的集成度和輕量化，因此變形控制是該大型液冷管網設計制造的核心之一。

攪拌摩擦焊液冷結構為液冷殼體和蓋板組成，其中蓋板為均勻厚度結構。對于大型液冷管網而言，因其上集成了多級管路(流道)，蓋板設計時需保證寬度最大的一級管路承壓能力，因此厚度較大。蓋板厚度大一方面導致焊縫兩側需設計更多的實體空間，一般單側寬度等于焊接厚度，從而影響結構減重和系統集成度；另一方面，蓋板厚度大需選用更大的攪拌工具，即更長的攪拌針和更粗的軸肩，大幅增加了攪拌摩擦焊的摩擦產熱面積，從而導致焊接熱輸入大幅增大，是焊接變形大的根本原因。另外，大型液冷管網中的多級管路，下級管路流道數量增加的同時流道截面減小，但因蓋板等厚度要求，細小流道處的蓋板厚度不能減少，否則無法焊接，同樣會影響結構減重、系統集成度、焊接熱輸入和變形大等問題。為解決上述問題，提出一種大型液冷管網及其焊接方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何在保證各級管路承壓能力的同時，大幅降低所需焊接的蓋板厚度，進而大幅降低焊接熱輸入、焊接變形，減少焊縫兩側的實體空間，提供了一種大型液冷管網。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發明包括液冷殼體與階梯蓋板，所述階梯蓋板包括焊接階梯蓋板、增強階梯蓋板，所述增強階梯蓋板包括與流道中各級管路相對應的多個臺階，各所述臺階與所述焊接階梯蓋板一體成型，所述臺階的寬度與各級管路寬度對應相等，各所述臺階與各級管路內的換熱流體直接接觸。

更進一步地，所述焊接階梯蓋板與所述增強階梯蓋板的厚度分別與H₁和H₂，具體計算過程如下：

S11：計算假設采用常規平面蓋板設計時常規平面蓋板的厚度H₀，同時確定采用常規平面蓋板設計時的最寬流道深度T₀＝20mm,以及容許最小深度T₁＝17.5mm，其中T₀T₁；

S12：選擇焊接階梯蓋板的厚度H₁，令H₁＝1mm，其中H₁H₀；

S13：計算增強階梯蓋板的厚度H₂；