不锈钢冷却管与散热片的胀接工艺

【摘要】在不锈钢管与散热片的连接技术上，胀接工艺又是极为实用与方便的。本文主要探讨不锈钢管材与散热板之间的胀接工艺，主要采取的是机械胀管的方法，通过对胀接前后管材的参数进行测量比较，得出最佳的胀接工艺流程。

【关键词】不锈钢冷却管 散热片 胀接

一、引言

在化学、石油、医疗工业、原子技术与核工业中，热交换器的使用非常常见，其种类与构型也千变万化，在不同的工作条件和工作现场中，散热器的工作环境也是不同的。高效套片式换热器是冷却管外带散热片的一类换热器，其中就存在冷却管与散热片的连接工艺问题。散热片与冷却管的连接方式有胀接、挤压和焊接。胀接方法具有操作简单、成本低等优点，因而在实际生产制造过程中，得到了广泛应用。而本文就是要通过对胀接工艺过程中产生的一些具体情况，对不锈钢冷却管与散热片的胀接工艺进行分析，制定更加合适有效的胀接工艺流程。

二、具体事例分析与论证

在现代的胀接工艺中，对于不锈钢材料的冷却管与散热片之间的胀接方式，一般在实际生产制造过程中，胀接有柔性胀接和机械胀接两种具体操作方法，而柔性胀接分为贴胀和强度张，机械胀在进行正式胀接前，应进行试胀。考虑到本次的主要对象是不锈钢冷却管与散热片的胀接，因此选择了机械胀接的方式来实现冷却管与散热片之间的胀接。

在本文中，主要讨论的是不锈钢冷却管和散热片的胀接工艺，对其工艺进行工艺性分析和对工艺性能的一些改进性建议。

胀接工艺是影响套片式换热器性能的关键工序，因此在胀接之前应进行试胀，需要测试胀接扩头的直径和胀管前后冷却管的长度，寻找合适的胀管率。在胀管时应掌握好胀紧度，使之既不过胀也不欠胀。同时也需要通过精确的计算和反复实验，得出不锈钢管最适宜的胀紧度。首先，对于胀接管子的技术要求有以下几点：

（1）胀接管子外表面不得有重皮、压扁、裂纹等表面缺陷，胀接管端不得有纵向刻痕。如有横向刻横、麻点等缺陷时，缺陷深度不超过管子公称壁厚的10%。

（2）胀接管子的端面倾斜度应不大于管子公称外径的1.5%，且最大不超过1mm。

（3）管板材料的硬度高于换热管材料硬度即可，当换热管硬度大于管板硬度时，应进行退火处理，一般管端退火长度应不小于100mm，且比管板厚度多至少15～30mm。

（4）胀管前应对管端进行预先清理，例如管端内壁的清理与打磨等等。

胀管率控制：

（1）强度胀：换热管材料为铜、铜合金及不锈钢时，胀管率一般控制在0.5%～1.2%范围内，超胀不得超过2.0%；换热管材料为10钢或20钢时，胀管率一般控制在07%～2.1%范围内，超胀不得超过2.8%；换热管材料为黄铜时，胀管率一般控制在1%～1.8%范围内，超胀不得超过2.5%。

（2）贴胀：换热管材料为铜、铜合金及不锈钢时，胀管率一般控制在0.2%～0.6%范围内，超胀不得超过1.0%；换热管材料为10钢或20钢时，胀管率一般控制在0.3%～1.0%范围内，超胀不得超过1.4%；换热管材料为黄铜时，胀管率一般控制在0.5%～0.9%范围内，超胀不得超过1.2%。

（3）由于本次选用的是不锈钢冷却管与散热片的胀接，因此比较适合的是选用强度胀来进行，因为如果胀接的过程中，贴胀的强度不够，容易引起冷却管与散热片之间的松动，从而影响冷却管与散热片之间的连接效果，因此采用合适的胀管率，将大大增加紧密连接程度，而且不易松动，从而提高散热片与冷却管之间胀接的稳定性。由于换热管材料为不锈钢，因此胀管率应控制在0.5%～1.2%范围内，超胀不得超过2.0%。所以，选择好了胀管率和超胀的上限范围了之后，我们就可以依据此来进行适宜胀紧度的确定了。

得出最适宜的胀管率，然后对胀管率进行简单的校验，具体的方法是。每面管板按5%均布随机测量胀后换热管内径，且不少于20根，对少于20根的全部进行测量，比较理论胀管内径值，对于欠胀的管头进行补胀，补胀前应测量胀口内径，确定合适的补胀量，以免超胀。超胀数量不得超过胀接总数的4%，且不超过15个。允许超胀数量小于2个时，允许超胀2个。

三、结论

依据计算所得的数据开始对不锈钢冷却管与散热片的胀接工艺进行安排与设计得出其胀接工艺流程为：

在不锈钢冷却管内填充剂；在不锈钢冷却管上套装上散热片及不锈钢管板后，首先在不锈钢冷却管的一端使用第一扩胀模头进行扩胀定位，防止扩胀时不锈钢冷却管滑移；扩胀定位完毕后，对扩管孔处进行着色探伤，合格后方可进行下一步；用第一扩胀模头对不锈钢冷却管进行扩胀，扩胀分为第一次扩胀和第二次扩胀，第一次扩胀完成后更换成第二扩胀模头再进行第二次扩胀，第一次扩胀的扩胀量为所需扩胀量的30～40%，两次扩胀的速度均为4mm/s，第二次扩胀完成后，不锈钢冷却管达到设定扩胀量；扩胀结束后，检测散热片，确保散热片与不锈钢冷却管贴合处无松动现象；去除多余的不锈钢冷却管使其端口与不锈钢管板齐平，去除过程中必须使用油枪对机加工部位进行冷却和；

最后对胀接工艺进行检验，检查在应在试验压力降至工作压力时进行，检查胀口有无漏水，应在相应管端作出标记；在泄压放水后进行补胀，同时还应该对其临近的一些管口稍加补胀以免受到影响而松弛。补胀前应测量胀口内径，确定合适的补胀量，以免超胀；同一胀口漏水，补胀次数不应多于2次，补胀后重新进行水压试验。对于补胀后仍有漏水且胀管率大于超胀指标的管子应换管重胀。（在割除不合格的管子时，必须注意不损伤管孔壁）

在整个不锈钢冷却管与散热片胀接工艺的设计计算过程中，主要就是对胀管率的计算校验以及对其胀接工艺的检验。

参考文献：

[1]曲春范，涂俊红.液压胀管技术在小管径胀接中的应用[J].压力容器，1988，（5）.

[2]李宁.双管板热交换器的设计应用[J].石油化工设备，1988，（5）.