一種熱交換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種熱交換器，其外殼和至少一個管板之間形成材料鎖合連接，該熱交換器具有多根引導(dǎo)第一液體的管子，所述管子的端部區(qū)域分別容納在一管板中，該熱交換器還具有一環(huán)繞管子的外殼，其中，第二液體可以流過該外殼，且第二液體可環(huán)繞管子流動，其中，管板插入外殼中，以使引導(dǎo)第一液體的第一管道與引導(dǎo)第二液體的第二管道隔離，所述外殼基本上由不銹鋼制成，所述管板和所述多根引導(dǎo)第一液體的管子基本上由鋁或鋁合金制成，由于管板和外殼在外殼內(nèi)部形成材料鎖合連接，從而使它們之間的連接更簡單，這是因為管板的形狀與外殼的內(nèi)部輪廓相匹配。
【專利說明】一種熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在不銹鋼制成的第一組件與鋁或鋁合金制成的第二組件之間建立材料鎖合連接的方法。
[0002]此外，本發(fā)明還涉及一種熱交換器，其外殼和至少一個管板之間形成材料鎖合連接。尤其涉及一種用于冷卻內(nèi)燃機廢氣的管束熱交換器，該熱交換器具有多根引導(dǎo)第一液體的管子，這些管子的端部區(qū)域容納在管板中；該熱交換器還具有一環(huán)繞這些管子的外殼，其中，第二液體可以流過外殼，且該第二液體可環(huán)繞管子流動。其中，該管板以這樣的方式插入外殼中，即，使得引導(dǎo)第一液體的第一管道與引導(dǎo)第二液體的第二管道隔離。

【背景技術(shù)】
[0003]在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，廢氣熱交換器通常完全由不銹鋼制成。這是因為廢氣的溫度和廢氣的腐蝕性對熱交換器的要求較高。目前，此類不銹鋼熱交換器是通過焊接工藝連接的，比如通過激光焊接或MAG (熔化極活性氣體保護焊)焊接連接。
[0004]可選地，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，熱交換器由不銹鋼組件和鋁組件組成，該不銹鋼組件和鋁組件通過擰緊的法蘭連接，也就是通過型鎖合連接，這是因為，迄今為止，使用已知的熱連接工藝，比如MIG (惰性氣體保護焊/) /MAG焊接或冷金屬過渡工藝，無法實現(xiàn)鋁和不銹鋼之間的材料鎖合連接。
[0005]上述型鎖合連接方式必須使用額外的組件(比如密封墊)，此外，這種連接方式對組件公差范圍的要求特別高，以確保各組件之間的密封連接。
[0006]出于技術(shù)原因，在熱交換器的使用過程中，越來越需要在鋁和不銹鋼之間形成材料鎖合連接，因此，有必要提供一種連接鋁組件和不銹鋼組件的材料鎖合連接方法。
[0007]在這一方面，現(xiàn)有技術(shù)是特別不足的，因為至今為止不存在任何能夠?qū)崿F(xiàn)鋁組件和不銹鋼組件的材料鎖合連接的合適方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法，以實現(xiàn)不銹鋼與鋁或鋁合金之間的材料鎖合連接。
[0009]有利的是，為了在不銹鋼制成的第一組件與鋁或鋁合金制成的第二組件之間建立材料鎖合連接，進行以下步驟:
[0010]在不銹鋼組件上涂上鎳層；
[0011]在涂有鎳層的不銹鋼組件上涂上鋁層；
[0012]以這樣的方式設(shè)置涂有鎳層和鋁層的不銹鋼組件與鋁組件或鋁合金組件的相對位置，即，使第一組件和第二組件的部分區(qū)域設(shè)置為相互平行，并且相互面接觸地抵靠在一起或者相互之間形成Omm至5mm的間隙；
[0013]通過冷金屬過渡工藝在涂層的不銹鋼組件與鋁或鋁合金組件之間建立材料鎖合連接。
[0014]通過使用冷金屬過渡工藝，可以實現(xiàn)兩種材料之間的精確連接。在此，相應(yīng)組件上產(chǎn)生的熱量非常低，從而有利于進一步加工。此外，由于這種工藝的速度較快，因而非常適合在大規(guī)模生產(chǎn)中使用。這種工藝可以將較寬的間隙連接起來，從而可以使用該方法連接具有相對較大公差的兩個組件。
[0015]在鎳層上直接涂上鋁層也會帶來有益效果。這樣將在不銹鋼表面上形成雙層涂層，從而有利于冷金屬過渡工藝的實施，也有利于建立耐久的材料鎖合連接。
[0016]進一步地，通過電鍍形成不銹鋼組件的鎳層和/或鋁層。電鍍可形成不同的涂層厚度，從而有利于與載體表面形成良好的連接。因此，可根據(jù)期望的用途對涂層進行調(diào)整。
[0017]在可選的實施例中，有利的是，使用MIG焊接法取代冷金屬過渡工藝。
[0018]同樣有利的是，上述組件為熱交換器的外殼和管板。管板和外殼之間形成材料鎖合連接，使得外殼相對于外部密封，從而在外殼內(nèi)部形成了第二流通管道。
[0019]此外，優(yōu)選這樣的熱交換器，S卩，其外殼與至少一個管板之間形成材料鎖合連接。尤其是一種用于冷卻內(nèi)燃機廢氣的管束熱交換器，該熱交換器具有多根引導(dǎo)第一液體的管子，這些管子的端部區(qū)域分別容納在管板中；該熱交換器還具有一環(huán)繞這些管子的外殼，其中，第二液體可以流過該外殼，該第二液體可環(huán)繞管子流動。其中，管板以這樣的方式插入外殼中，即，使得引導(dǎo)第一液體的第一管道與引導(dǎo)第二液體的第二管道隔離。其中，外殼基本上由不銹鋼制成，管板和引導(dǎo)第一液體的多根管子基本上由鋁或鋁合金制成。
[0020]有利的是，外殼與管板之間的連接通過熱連接工藝以材料鎖合的方式實現(xiàn)。從而確保上述連接具有足夠好的密封效果，這樣便無需采用額外的密封措施。
[0021]根據(jù)可選的實施例，優(yōu)選的是，外殼上涂有鎳層和鋁層，該鎳層和鋁層位于外殼與管板相連的連接部位，上述連接部位位于外殼的端部區(qū)域。不銹鋼外殼上的涂層有利于與鋁材料建立連接，并且有助于保持更好的連接效果。
[0022]此外,有利的是,夕卜殼和管板在外殼內(nèi)部形成材料鎖合連接。由于管板和外殼在外殼內(nèi)部形成材料鎖合連接，從而使它們之間的連接更簡單，這是因為管板的形狀與外殼的內(nèi)部輪廓相匹配。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。其中:
[0024]圖1示出了熱交換器，尤其是管束熱交換器的立體圖；
[0025]圖2示出了外殼與管板之間的連接部位的局部剖視圖；
[0026]圖3示出了用于顯示各工藝步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0027]圖1示出了熱交換器I的立體圖。特別地，示出的熱交換器I為管束熱交換器，其主要包括外殼2。在外殼2的內(nèi)部設(shè)有多根管子4，第一液體可通過這些管子4流經(jīng)熱交換器I。這些管子4的端部區(qū)域容納在管板3中。
[0028]在熱交換器I的兩端處，管板3與外殼2連接在一起。在此處所示的示例中，管板3焊接至外殼2的內(nèi)表面。焊縫7沿著外殼2的內(nèi)表面上的管板3呈環(huán)形。
[0029]另外，熱交換器I的外殼2具有冷卻劑入口 6以及冷卻劑出口 5。一額外的第二液體可通過這兩個開口流過外殼2，其中該液體環(huán)繞外殼2內(nèi)部的管子4以形成繞流。
[0030]圖1未示出其余的連接元件，這些連接元件可以設(shè)置在熱交換器I的外殼2的側(cè)面，以便將通過管子4在外殼2的內(nèi)部中流動的第一液體引導(dǎo)至外殼2中，或者將該第一液體從外殼2中排出。
[0031]圖1所示的熱交換器I主要由兩種材料制成。熱交換器I的外殼2主要由不銹鋼制成。管板3以及容納在管板中的管子4由鋁或鋁合金制成。使用鋁或鋁合金制成管板3和管子4，是為了降低熱交換器I的整個系統(tǒng)的重量。
[0032]圖2示出了連接部位8的詳細視圖，該連接部位8位于管板3和外殼2之間?？梢钥闯龉馨?特別地設(shè)置在外殼2的其中一個端部區(qū)域中。正如在對圖1的描述中所提及的，管板3焊接至外殼2，其焊縫環(huán)繞在外殼2的內(nèi)表面上。在圖2的剖視圖中可以清楚地看出其焊縫7。
[0033]在此處所示的示例中，管板3設(shè)置為鄰近外殼2的端部區(qū)域，且管板3與外殼2面接觸。但是，在可選的實施例中，管板3還可以設(shè)置在其它位置，S卩，可以設(shè)置在熱交換器I或者外殼2的中間部位，這樣特別有利于確保足夠的邊緣偏移，從而將焊縫7所占的空間和/或散發(fā)的熱量降到最低。
[0034]類似地，在此處所示的示意圖中，管板3自由地設(shè)置在外殼2的內(nèi)部。在其它實施例中，同樣可以想到，外殼2的內(nèi)側(cè)具有一環(huán)形邊緣或凸肩，在環(huán)形邊緣或凸肩上設(shè)置管板3。
[0035]冷金屬過渡工藝以及MIG焊接工藝均也可以連接兩個相互需要連接的組件之間的一定間隙。在可選的實施例中，還可以想到的是，在將管板和外殼連接在一起之前，管板和外殼并不設(shè)為相互面接觸，而是在管板和外殼之間形成一約Omm至3mm的間隙。
[0036]圖3示出了一個流程圖，包含四個工藝步驟9、10、11和12，用于說明不銹鋼與鋁或鋁合金之間的連接方法。為了連接管板3和外殼2，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，通過冷金屬過渡工藝連接管板3和外殼2。為了確保冷金屬過渡工藝能夠?qū)X材料或鋁合金連接至不銹鋼，必須對不銹鋼組件進行預(yù)處理。
[0037]出于這一原因，外殼2在連接部位8的內(nèi)部區(qū)域，尤其是在焊縫7的區(qū)域，設(shè)有涂層。
[0038]為此，在第一工藝步驟9中，在不銹鋼組件上噴涂一鎳層。優(yōu)選地，該鎳層涂在之后需要形成連接的區(qū)域。然而，可以想到的是，涂層表面可以延伸到上述區(qū)域以外的區(qū)域。
[0039]在第二工藝步驟10中，在第一工藝步驟9中已經(jīng)涂有鎳層的不銹鋼組件上噴涂一鋁層。優(yōu)選地，該鋁層也限制為涂在不銹鋼件和鋁件之間的連接區(qū)域，其中，鋁層直接噴涂至第一工藝步驟9中所噴涂的鎳層上。在完成第一工藝步驟9和第二工藝步驟10后，則夕卜殼2具有兩層相互重疊的涂層。
[0040]按具體用途，可以通過電鍍處理將上述兩層涂層噴涂到外殼2的內(nèi)表面上。
[0041]在外殼2的內(nèi)表面涂上涂層之后，執(zhí)行第三工藝步驟11，在該步驟中設(shè)置上述涂有鎳和鋁涂層的不銹鋼組件與鋁或鋁合金組件的相對位置。以這樣的方式對上述涂有鎳層和鋁層的不銹鋼組件以及鋁組件或鋁合金組件進行設(shè)置，即，使它們在端面具有邊緣偏移。該邊緣偏移為焊縫7提供空間，并將散熱降到最低。
[0042]在所示的示例性實施例中，管板3及其容納的管子4設(shè)置在外殼內(nèi)部。
[0043]然后在第四工藝步驟12中，通過冷金屬過渡工藝實現(xiàn)不銹鋼組件與鋁或鋁合金組件的材料鎖合連接。
[0044]作為可代替冷金屬過渡工藝的另一種選擇，可以考慮使用MIG焊接法。為此，在外殼2的內(nèi)表面進行與使用冷金屬過渡工藝應(yīng)用中相同的預(yù)處理。
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器，其外殼(2)和至少一個管板(3)之間形成材料鎖合連接,該熱交換器(I)具有多根引導(dǎo)第一液體的管子(4)，所述管子(4)的端部區(qū)域分別容納在一管板(3)中，該熱交換器(I)還具有一環(huán)繞管子(4)的外殼(2)，其中，第二液體可以流過該外殼(2)，且第二液體可環(huán)繞管子(4)流動，其中，管板(3)插入外殼(2)中，以使引導(dǎo)第一液體的第一管道與引導(dǎo)第二液體的第二管道隔離，其特征在于，所述外殼(2)基本上由不銹鋼制成，所述管板(3)和所述多根引導(dǎo)第一液體的管子(4)基本上由鋁或鋁合金制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器(I)為一種用于冷卻內(nèi)燃機廢氣的管束熱交換器。
3.根據(jù)權(quán)利要I所述的熱交換器，其特征在于，外殼(2)在其與管板(3)相連的連接部位(8)涂有鎳層和鋁層，該連接部位(8)位于外殼(2)的端部區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的熱交換器，其特征在于，外殼⑵和管板(3)在外殼(2)內(nèi)部形成材料鎖合連接。
【文檔編號】B23K9/173GK204035770SQ201320273019
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】米夏埃爾·威爾之, 斯帕索耶·伊尼亞托維奇, 魯?shù)细駹枴た茽柌剂? 克勞斯·邦納特, 斯特凡·費爾伯 申請人:貝洱兩合公司