汽车空调散热器全自动氮气保护钎焊炉的研制

2012 年 12 月222MachineryDesignManufacture文章编号：1001-3997（2012）12-0222-02汽车空调散热器全自动氮气保护钎焊炉的研制陈明非汪娜（沈阳北方交通重工集团有限公司，沈阳 110142）Design of Fully Automatic Nitrogen Protection Brazing Furnace of AutomotiveAir Conditioning RadiatorCHEN Ming-fei，WANG Na（Shenyang North Traffic Heavy Industry Group Co.，Ltd，Shenyang 110142，China）【摘要】全自动氮气保护钎焊炉是汽车空调散热器铝材焊接的关键设备。钎焊的工艺是将装配 好的汽车空调散热器的芯体送入钎焊炉，经喷淋焊剂、干燥炉烘干、加热炉进行焊接，然后通过水冷室、 风冷室进行冷却完成散热器的钎焊。技术关键是加热炉钎焊温度和含氧量的控制。通常采用在钎焊过 程中向炉内充氮气，使炉内含氧量控制在 70ppm 以下。加热炉的进出口设置前室和后室，内置不锈钢幕 帘阻挡空气的混入。介绍该设备的结构、部件、主要技术参数以及调试办法等。关键词：钎焊炉；结构；技术参数；含氧量【Abstract】The NB type entire automatic nitrogen protection brazing furnace is the essential equip ment in aluminum welding. The brazing process includes sending the core of the assembled automotive air conditioning radiator into the brazing furnace, through being sprayed the flux，dried in the drying oven and heating furnace to weld, and then the welding is completed after being cooled in the cooling room and air cooling room.The key technology is the control of the temperature and the oxygen content of furnace braz ing.It is commonly used to aerate nitrogen during the brazing process into the furnace，to guarantee oxygen content in the furnace is controlled below 70ppm.The import and export of the furnace is set with the front room and after room，with built -in stainless steel curtain to block the air.The structure of the equipment, components, main technical parameters as well as debugging approach is introduced.Key Words：Brazing Furnace；Structure；Technical Parameter；Oxygen Content中图分类号：TH161 引言文献标识码：A搅拌风机：可从炉体拆下。扰流板罩：热风循环整流用。网带托轨。 清扫口：用于清扫堆积于炉底部的焊剂残留物等。 过热：炉温超过记录计的过热设定值时，加热器电路断开。2.2 从动装置主要由网带导向辊及罩板等，使网带到此折向返回驱动装置。辊：与网带同步转动。 导向辊：支承网带，与其同步转动。 润滑：轴承不需润滑。2.3 加热炉2.3.1 驱动装置与干燥炉驱动装置相似。2.3.2 前室位于加热炉之前部，内部挂有不锈钢箔制成的帘，入口处有 可以上下升降的门。它的主要功能是阻止外界空气进入加热炉。入口门：旋动手轮可使门上下升降。金属帘：由不锈钢箔制成（厚 0.05mm），可更换。钎焊炉的用途：装配好的汽车空调散热器的芯体被送入钎焊炉后，经过喷淋焊剂后，通过干燥炉烘干、加热炉进行焊接，然 后通过水冷室、风冷室进行冷却后取下。生产效率：以夏利为例，每小时可生产 30 个以上。工件材料：铝合金 4045，钎焊温度（590605）。技术关键：加热炉在焊接时的含氧量的控制。采取措施：在钎焊过程中向炉内充氮气，使炉内含氧量控制 在 70ppm 以下。加热炉的进出口设置前室和后室，内有不锈钢帘 阻挡空气的混入。2 主要设备特点2.1 干燥炉采用热风循环方式，由搅拌风机实现。考虑到维修等的方便，必要时搅拌风机、顶盖、加热器、清扫 口等均可拆卸。干燥炉分区：1 个区（热风循环）热源：电加热器 最高工作温度：300来稿日期：2012-02-231624357图 1 干燥炉输送装置插图Fig.1 Drying Furnace Delivery Device Illustrations1.导向辊 1 2.压紧辊 3.驱动辊（表面硫化橡胶） 4.导向辊 25.干燥炉导向辊，轴心线可前后调整 6.从动辊 1；7.从动辊 2bAB5a27 3164图 2 加热炉输送装置插图Fig.2 Furnace Delivery Device Illustrations1.驱动辊（滚筒） 2.导向辊 1 3.压紧辊 4.导向辊 25.从动辊 1 6.从动辊 2 7.重力辊第 12 期陈明非等：汽车空调散热器全自动氮气保护钎焊炉的研制2232.3.3 加热炉体工件通过加热炉时，在一定的气氛中被加热至必要的温度， 完成钎焊过程。气氛：液氮热源：电加热 最高工作温度：650电功率：加热器分布于 4 个区，每区上下各 1 件。网带张力控制：靠压紧力的增减来调整。具体地说，压紧辊的压紧力是由其下部的拉伸弹簧的拉力大小决定的，拉伸弹簧的 拉力由螺栓调节。网带偏移调整：调整导向辊的轴心位置即可。网带速度调整：由变频器改变电机转速实现。过载安全装置：扭矩限制器。联锁：如果风冷室的冷却风机不运行，本装置不工作。报警系统：与干燥炉的驱动装置相同。3 输送网带偏移调整3.1 干燥炉输送网带偏移调整干燥炉输送装置插图，如图 1 所示。1 区上下2 区上 下3 区上 下4 区上下220V35kW50kW30kW40kW20kW35kW30kW25kW安全回路：过热：当炉温超过记录计的设定值时，加热器回路断开。2.4 水冷室水冷室位于加热炉后部，设计有冷却水套。水冷室一端的法 兰与加热炉膛法兰相联接，另一端与后室相联接，随着加热炉膛升温膨胀而移动，水冷室下部装有车轮。为使热膨胀过程稳定，在水冷室下部装有一个气缸。本体构造；水冷套式； 材质：外槽：碳钢；内槽：不锈钢（法兰为碳钢）； 冷却水：30以下；内槽内气氛：氮气。热膨胀吸收机构：水冷室整体沿输送网带行进方向移动（水 冷室下部安装有车轮）。水冷室下部安装有一只辅助气缸。管路连接：软管连接以吸收热膨胀冷却水量的调整：手动调节阀门开度，排水温度控制在（5060）以下。2.5 风冷室靠风机产生的气流对工件进行冷却。冷却方式：吹风冷却。金属帘：为提高冷却效率及防止冷空气进入炉内而设，可以 拆下。冷却风机：用于压送冷却用空气。冷却风扇：将室内风外排。 用于维修时的拆卸： 冷却风扇：拆下电线及法兰螺栓后可取下。冷却风机：同上。2.6 驱动装置输送网带驱动装置包括驱动辊、电机减速机、链轮、安全装 置、接近开关等。驱动方式：驱动辊动的过程中，依靠其外表的硫化橡胶屋与 网带产生的摩擦力来拖动网带。调整方法：当下侧的返回网带向右侧偏移时（人站在干燥炉出口处看），可将 5 干燥炉导向辊的右侧轴心向干燥炉入口方向调整。3.2 加热炉输送网带偏移调整加热炉输送装置插图，如图 2 所示。如果上侧网带向 B 方向偏移，则将辊 1、3 的轴线向 B 方向调整，（12）mm/次，如果不够，则继续向 B 方向调整。同样，如果 上侧网带向 A 方向偏移，则辊 1、3 的轴线向 A 方向调整。4 炉内含氧量的控制在工件进入加热炉进行钎焊时，炉内的含氧量如果偏高，则工件焊接出来后氧化现象严重，工件不能使用，因此必须控制炉内的 含氧量。必须对炉内充氮气以保护工件。首先对氮气提出要求。供给本装置氮气的不纯物需在下列数值以内：O210.0ppm； H20.5ppm； Ar3.9ppm； H2O0.2ppm； CO0.5ppm； CO20.2ppm；其他0.2ppm。机械设计与制造 MachineryDesignManufacture第 12 期2012 年 12 月224文章编号：1001-3997（2012）12-0224-03宽高比对矩形尾喷管羽流温度场的影响研究冯云松金伟黄超超凌永顺（脉冲功率激光技术国家重点实验室，合肥 230037）Research on the Influence of Aspect Ratio on Plume TemperatureField of a Rectangular NozzleFENG Yun-song，JIN Wei，HUANG Chao-chao，LING Yong-shun（State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology，Hefei 230037，China）*【摘要】为了掌握矩形尾喷管的宽高比对其羽流温度场的影响，建立了矩形尾喷管的物理数学模型，并基于 N-S 方程和 RNG 湍流模型，采用 Fluent-CFD 软件对宽高比分别为 1，2，4 和 8的四种矩形尾喷管三维外流场进行了数值模拟，研究了矩形尾喷管羽流横截面等温线的特点和 宽高比对羽流高温核心区长度的影响。研究结果表明，宽高比越大，羽流与周围冷空气的摩擦与掺混越强，热量扩散越快，高温核心区越短。因此，在降低高温羽流红外辐射上，大宽高比矩形喷管更有优势。关键词：宽高比；尾喷管；羽流；温度场【Abstract】In order to master the influence of aspect ratio of a rectangular nozzle on exhaust plume temperature field, physical and numerical models of different rectangular nozzles were established based onN-S control equations and RNGturbulence model，then the 3-D exterior flow fields of the rectangular nozzles with aspect ratio of 1，2，4 and 8 were simulated through numerical method by the software Fluent - CFD，and the characteristic of cross section isotherm of exhaust plume and the influence of different aspectratios on length of the plume high temperature core area were researched.The results show that, with the in crease of aspect ratio, the blend and the friction of plume and cold atmosphere are more intense, and the heat of exhaust plume diffuses more quickly，then the length of the plume high temperature core area is shorter. Therefore，a Rectangular Nozzle with big aspect ratio is more advantageous to reduce infrared radi ation of high temperature plume.Key Words：Aspect Ratio；Nozzle；Exhaust Plume；Temperature Field中图分类号：TH161 引言文献标识码：A形尾喷管是一种有效抑制排气系统红外辐射的手段。矩形尾喷管便于实现红外隐身的主要原因是矩形喷管具有较强的掺混特性，飞机发动机的排气系统是飞机的主要红外辐射源，采用矩来稿日期：2012-02-27 基金项目：安徽省红外与低温等离子体重点实验室博士基金项目（2012B33）为了监视炉内含氧量，使用了氧浓度分析仪进行实时检测，将浓度仪的采样管伸到加热炉胆内，分析仪将显示炉内氧含量。炉内的氧含量越低好，但由于炉的进出口是相对开放的（用于进 出工件），因此氧的混入是不可避免的。采取的措施是：在加热炉 的进出口处设置了 0.05mm 厚度的不锈钢板，起到阻隔空气的作 用。各机构中间的连接必须密封良好，实践证明，这样的结构是起 到了非常好的效果。焊接过程中作为必要条件，氧含量控制在70ppm 以下时焊接效果良好，如果超过 100ppm，则焊接出来的工 件表面氧化比较明显。5 结束语汽车空调散热器全自动氮气保护钎焊炉是汽车空调散热器生产的重要设备，它的研制成功结束了该产品的只靠引进的历史，为我国汽车空调器散热器生产国产化提供了装备保证和可靠 的技术支撑，也为我国民族汽车工业发展做出了一定贡献。该设备荣获国家省市多项科技进步奖。参考文献1蔡春源.新编机械设计实用手册M.北京:学苑出版社，1992.2陈留.工程控制系统的最佳模式J.西南交通大学学报，1987（2）.3刘秀晨.金属腐蚀学M.北京：国防工业出版社，2002.4朱耀祥.组合夹具M.北京：机械工业出版社，1987.5李运华.机电控制M.北京：北京航空航天大学出版社，2003.6芮延年.机电一体化系统设计M.北京：机械工业出版社，2004.7王跃进.机械原理M.北京：北京大学出版社，2009.8刘美玲.机械设计基础M.北京：科技出版社，2005.