一种内燃机散热器的加工工艺
技术领域
本发明专利涉及一种内燃机散热器的加工工艺，属于热交换设备技术领域。
背景技术
目前，工程机械、发电机组、各类重卡、轻卡用散热器，散热器具体包括水室和芯体，芯体由主片、散热管、散热带和加强板组装而成；散热器的水室材质为铝或碳钢，铝制水室与主片之间采用氩弧焊连接密封，碳钢水室与主片之间采用螺栓和密封垫进行连接密封。
现有铝制水室散热器的制作工艺大体流程为：将散热管与散热带及主片进行组装，组装完成检验合格后，将芯体放入钎焊炉中进行钎焊；钎焊完成后，再将芯体与水室进行组装，组装完成检验合格后，采用氩弧焊将水室与芯体进行焊接连接密封；这种制作方式存在很大的弊端：
1.采用氩弧焊焊接连接的散热器，试水打压合格率偏低，当打压试验压力0.125Mpa时，散热器的合格率仅为90%~92%，散热器试水打压合格率受限于氩弧焊工技能，焊接质量不稳定，易产生焊接缺陷；
2.铝制水室与主片进行装配的效率极低，进而影响整个散热器的成型周期；
3.现在操作技能合格的氩弧焊工极为短缺，成为整个散热器制作过程中的瓶颈环节，散热器成品产量受制约；
4.氩弧焊焊缝成型外观较差，影响美观。
综上可知，现有技术中的制作方式存在很大的弊端，所以有必要提出一种新型的内燃机散热器的加工工艺来解决现有技术的弊端。
发明内容
本发明为解决以上技术问题，提供一种内燃机散热器的加工工艺，可以提高焊接质量，提高试水打压合格率，使一次打压合格率达到98%以上；提高铝制水室与主片的装配效率，缩短散热器的成型周期；提高自动化水平，减少人工操作，使散热器成品产量不受氩弧焊工制约；使产品外观与其他工艺相比，更加美观。
本发明采用以下技术方案：
一种内燃机散热器的加工工艺，包括以下步骤：
S1、选材：主片、水室端板及散热带均选用双面复合铝材；水室、散热管及加强板均选用3003铝合金材料；
S2、下料：水室以及下端的卡接部采用一体挤压成型；水室端板按照水室两端截面尺寸开模具后冲压成型；
S3、芯体组装：将散热管一层一层铺好，再在散热管之间放入散热带，压紧固定后取出，最后将主片放置在散热管两端进行组装；
S4、芯体与水室的组装：芯体组装好后，从一侧将芯体两端部的主片插入水室下端部卡接部的卡槽内，推动水室使水室中心与芯体中心重合；
S5、芯体与水室的压紧：通过挤压装置中的定位工装对芯体与水室进行定位，然后通过由油缸控制的压紧工装将卡接部及内部的主片进行压紧，压紧完成后，主片与水室的装配间隙控制在0.08mm以内；
S6、水室端板组装：水室端板与水室的内截面采取过盈配合，将水室端板人工压入水室的内截面；
S7、加强板组装：将加强板的两端插入主片内的长条孔中；
S8、钎焊成型：首先将组装好的芯体、水室、水室端板及加强板整体进行焊粉喷涂，喷涂后整体放入钎焊炉中进行钎焊，依次进入钎焊炉预热区、一级加热区、二级加热区和冷却区。
进一步地，步骤S1中的双面复合铝材中间的基体为3003铝合金层，铝材上、下面的复层为4045或4343钎焊层，复合铝板的抗拉强度为170Mpa～210Mpa，断后伸长率为8%～10% 。
进一步地，步骤S5中油缸的压力为8-10MPa ，油缸压紧后保压停留2～3秒，油缸通过行程开关来控制其行程。
进一步地，步骤S8中的钎焊炉预热区，预热时间为3min，预热温度至300℃；一级加热区的加热时间为4min，温度为580℃；二级加热区的加热时间为5min，温度为610～620℃；冷却区，通过低温氮气进行冷却，冷却过程3-5min，最终出炉温度需低于50℃。
进一步地，所述水室的下端部外侧分别设有一个U型的卡接部，两个卡接部的U型开口水平向内侧对称设置，卡接部内部设有一个条形卡槽，卡槽的深度为5mm，卡槽的宽度为2.1～2.15mm。
进一步地，所述主片为矩形板状结构，主片的厚度为2mm。
进一步地，所述 挤压装置包括两个上下对称设置的定位工装和两个左右对称设置的压紧工装；定位工装用于将组装好的芯体及水室进行精确定位；压紧工装用于将卡接部与内部的主片进行压紧。
进一步地，所述定位工装通过安装板与竖直设置的气缸活塞杆固定连接，气缸活塞杆的两侧还分别设有竖向导杆；定位工装的端部两侧分别设有一个条状的定位块，定位块用于定位卡接部。
进一步地，所述压紧工装包括立板，立板通过安装板与水平设置的油缸活塞杆端部固定连接；立板的内侧固定有两个上下水平设置的挤压板，两个挤压板之间设有矩形状的容纳腔；所述立板的两个端部分别固定有一个耳板，耳板上穿设有横向导杆
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明提供的一种内燃机散热器的加工工艺，重新了设计水室与主片的连接结构，将水室下端与主片连接部分设计成一种卡槽结构，保证卡槽截面尺寸与所配主片的适应性；并通过专用的挤压设备及工装，对装配过程中的配合间隙进行修正和精确控制；
2.通过本加工工艺，进行散热器的生产，生产效率大幅提升，焊接质量稳定可靠，在通过0.125Mpa打压测试时，一次打压合格率达到98%以上，与现有技术相比较合格率得以大幅度提升；
3.水室与主片之间通过卡槽配合，并通过专用挤压设备进行修正，最后与芯体一次钎焊成型，取代了以往散热器先钎焊后氩弧焊的装配方式，装配效率大大提升，缩短了整个散热器的成型周期；
4. 水室与主片之间的装配通过自动化设备完成，提高自动化水平，减少人工操作，解决了氩弧焊工人员短缺的问题，使散热器成品的产量不受氩弧焊工的制约；
5. 通过新工艺成型的散热器焊缝光洁度和外观可观性得以提高。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明中散热器的结构示意图；
图2是图1的剖视图；
图3是图2中M部的放大图；
图4是本发明中水室端板的结构示意图；
图5是本发明中水室与主片压紧过程的示意图；
图6是本发明中压紧工装的结构示意图；
图中，1-芯体，2-主片，3-水室，4-水室端板，5-卡接部，6-卡槽，7-定位工装，8-压紧工装，81-立板，82-挤压板，83-容纳腔，84-加劲板，85-耳板，86-导向孔，9-气缸活塞杆，10-竖向导杆，11-油缸活塞杆，12-定位块。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1一种内燃机散热器的加工工艺
如图1、2、3、4、5与6共同所示，本发明提供一种内燃机散热器的加工工艺，包括以下步骤：
S1、选材：主片2、水室端板4及散热带均选用双面复合铝材，铝材中间的基体为3003铝合金层，铝材上、下面的复层为4045或4343钎焊层，复合铝板的抗拉强度为170Mpa～210Mpa，断后伸长率为8%～10%；水室3、散热管及加强板均选用3003铝合金材料；
S2、下料：将主片2采用冲压成型，主片2上开设长条孔，主片2开孔与所用散热管之间的间隙要保证在0.08mm～0.1mm之间；水室3以及下端的卡接部5采用一体挤压成型；水室端板4按照水室3两端截面尺寸开模具后冲压成型；
S3、芯体组装：组装过程用芯体组装机进行，先将散热管一层一层铺好，再在散热管之间放入散热带，压紧固定后取出，最后将主片2放置在散热管两端进行组装；
S4、芯体与水室的组装：芯体1组装好后，从一侧将芯体1两端部的主片2插入水室3下端部卡接部5的卡槽6内；然后推动水室3，使水室3中心与芯体1中心重合即完成组装；
S5、芯体与水室的压紧：步骤S4中组装完成的芯体与水室3整体，首先通过挤压装置中上、下两个由气缸控制的定位工装7进行定位，然后通过左、右两个由油缸控制的压紧工装8将卡接部5及内部的主片2进行压紧，油缸的压力为8-10MPa ，并通过行程开关来控制油缸的行程来调节压紧间隙，防止压坏并保证脱出工件顺利，油缸压紧后保压停留2～3秒；然后油缸回位，上部定位工装7抬起，下部定位工装推出，完成压紧操作；压紧完成后，主片2与水室3的装配间隙控制在0.08mm以内，以满足钎焊所需的尺寸要求；
S6、水室端板组装：水室端板4与水室3的内截面采取过盈配合，将水室端板4人工压入水室3的内截面；
S7、加强板组装：加强板两端尺寸与换热管尺寸一致，将加强板的两端插入主片2内的长条孔中；
S8、钎焊成型：首先将组装好的芯体1、水室3、水室端板4及加强板整体放入焊粉喷涂机进行焊粉喷涂，喷焊粉部位为散热管与散热带、散热管与主片2、主片2与水室3的卡槽6、加强板与主片2；将喷焊粉后的整个散热器放入钎焊炉中进行钎焊，首先在钎焊炉预热区，进行3min预热，预热到300℃；然后进入钎焊炉一级加热区进行加热，加热时间4min，温度580℃；再进入钎焊炉二级加热区，加热时间5min，温度610～620℃，工件表面复合层融化与钎焊部件完全焊接；钎焊完成后进入钎焊炉冷却区，通过低温氮气进行冷却，冷却过程3-5min左右，最终出炉温度需低于50℃；
S9、打压工序：首先将钎焊且冷却好的散热器进行打压试验测试，试验压力0.125Mpa，保压1min无泄漏为合格。
如图3所示，本发明中水室3的下端部外侧分别设有一个U型的卡接部5，两个卡接部5对称设置，且卡接部5的U型开口水平向内侧设置，卡接部5内部设有一个条形卡槽6，卡槽6的深度为5mm，卡槽6的宽度为2.1～2.15mm，卡槽6用于安装主片2两侧的边缘；本发明中主片2为矩形板状结构，主片2的厚度为2mm。
如图3、5与6共同所示，本发明的步骤S5中用到挤压装置，挤压装置包括两个上下对称设置的定位工装7和两个左右对称设置的压紧工装8；定位工装7用于将组装好的芯体1及水室3进行精确定位，其中芯体1包括主片2，主片2插入在水室3下端部卡接部5的卡槽6内；压紧工装8用于将卡接部5与内部的主片2进行压紧。
所述定位工装7的主体为矩形板状结构，主体的外部中心位置处设有圆形的安装板，安装板的圆心处与竖直设置的气缸活塞杆9固定连接，气缸活塞杆9的两侧还分别设有竖向导杆10；气缸活塞杆9带动定位工装7进行升降运动，竖向导杆10起到辅助导向的作用，确保定位工装7升降运动的直线度，确保定位位置不会发生偏差；定位工装7的下端部两侧分别设有一个条状的定位块12，定位块12即可以用于定位卡接部5，还可以在挤压过程中起到支撑压紧的作用。
所述压紧工装8包括立板81，立板81为矩形板状结构，立板81的外侧固定有安装板，安装板与水平设置的油缸活塞杆11端部固定连接；立板81的内侧固定有两个上下水平设置的挤压板82，挤压板82悬空端的内部设有倒角，倒角用于挤压卡接部5与水室3之间的夹角；两个挤压板82之间设有矩形状的容纳腔83，容纳腔83用于放置水室3的主体，避免卡接部5在挤压的过程中损伤到水室3的主体；所述挤压板82的外侧与立板81的内侧之间的夹角内安装有等间距设置的加劲板84，加劲板84可以增强挤压板82和立板81的承载力，使其不易变形；所述立板81的两个端部分别固定有一个呈三角形的耳板85，耳板85上设有圆形的导向孔86，导向孔86内部用于穿设横向导杆，横向导杆起到辅助导向的作用，确保压紧工装8水平运动的直线度，确保压紧工装8挤压过程位置不会发生偏差。
挤压装置的工作过程：将组装好的芯体1及水室3整体放在下部定位工装7上，然后上部定位工装7上方的气缸启动，使上部定位工装7压下，将定位块2与卡接部5进行定位，然后两侧的油缸工作，推动两个压紧工装8向内收缩挤压，将卡接部5及内部的主片2进行压紧，并通过行程开关控制其压紧间隙，压紧后油缸保压停留2～3秒；然后油缸回位，上部定位工装7抬起，下部定位工装向上推出，完成压紧操作；压紧后的芯体1及水室3再进行下一步的焊粉喷涂、钎焊。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
