一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器的制作方法

本实用新型涉及换热器的技术领域，具体涉及一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器。

背景技术：

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备等近30多种产业，相互形成产业链条。

钨是一种有色金属。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大，电阻温度系数小，具有良好的综合机械性能。钨的强度和硬度非常高。钨的密度是19.25g/cm³，熔点3410℃左右，有良好的高温强度，对熔融碱金属和蒸气有良好的耐蚀性能。铜的主要特点是高导电高导热性、耐腐蚀性、适宜的强度、易加工成形性，铜的密度是8.92g/cm³，熔点为1083.4℃左右。铜的强度适中，变形抗力大于铝而远小于钢铁和钛。

目前，现有的复合材料制作的换热器在承受高温高压后很容易开裂，温差应力过大易产生变形，使用寿命短，投入成本高。当温差应力大时，可以使管子、壳体的应力有显著地增加，部分换热管边焊接拉裂，影响了换热器的正常使用。通常，直接对钨铜爆炸复合有一定的难度，针对这一情况，我们采用热熔铸法和爆炸相结合的方法制作换热器。通过结构上的改进，以及爆炸消除应力，来克服以上缺点。

在已公开发表的文献、专利、资料中，尚未查阅到本方法制作的换热器。

技术实现要素：

本实用新型提出一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器。采用复合材料制作换热器，基板采用钨，复板采用铜。该将基板钨板开槽，将不锈钢管预埋在钨板上，然后将铜熔化浇筑在基板钨板上，待冷却后，将不锈钢管清除，形成孔通道。将特制条状炸药放入孔中，消除铜与钨之间的残余应力，使得钨与铜紧密配合。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提出一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，该换热器包括钨和铜两种金属的复合材料，钨和铜的结合方式热熔和爆炸复合结合，钨板是预先开好槽的，不锈钢管悬空预置在槽中，清除不锈钢管形成换热通道。换热器的横截面为铜和钨相互镶嵌的复合结构，工字型槽的钨金属板，槽中充满铜。传热通道开在铜中，含传热通道的铜又嵌入到钨中。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，待冷却后，将材料从真空高温炉中取出。将预置不锈管清除，形成换热器的换热通道。然后用爆炸复合法扩孔：将爆炸纤维插入通道中爆炸，使得铜与钨紧密配合。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，所述的钨板槽型的形状和尺寸可以根据需要向厂家定制，或进行微加工，槽的形状可以是工字型、燕尾型、C字型。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，不锈钢管的固定位置取决于铜的开孔位置。预置不锈钢管目的在于方便后期换热器换热通道的开孔。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，炸药为爆炸纤维或条形炸药，对品种、爆速无特别要求，无论单质、混合炸药，还是低爆速、高爆速炸药均可使用。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，基板钨开出槽后，对于覆板铜没有严格的尺寸要求，将铜熔化后缓慢注入槽内，保证铜与钨板的固-液热熔合。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，根据实际可以在真空高温炉中将覆板铜熔化在基板钨上，也可以在高温炉外进行，将熔化的铜液浇铸在基板上，冷却后实现热熔合。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，根据实际情况不局限于采用真空高温炉熔化覆板材料，也可采用炭炉、电磁炉等方法来熔化覆板材料，然后将其浇铸在基板上。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，根据实际情况不局限于将铜熔化与钨复合，对其他异种金属的复合也同样适用。

如上所述一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，若采用炭炉来熔化覆板材料，可以不受温度限制，将铜熔化即可，但也不能过高，以防不锈钢管被熔化。

与现有技术相比，本实用新型钨铜换热器具有如下有益效果：

(1)借助真空熔铸与爆炸复合相结合的制作方法。铸造式将液态金属浇铸到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，因此，铸件的尺寸与质量几乎不受限制，铸件的形状、尺寸与零件很接近，减少了切削加工的工作量，可节省大量金属材料。

但是，铸件可能产生一些缺陷，比如气孔、砂眼、冷隔、浇铸不足等，这是由于金属液体与被浇铸的覆板之间温差较高。为克服这些缺陷进一步采用爆炸复合法，将条形炸药放入换热孔引爆，使铜与钨紧密结合。

(2)设置合理的结构。钨板的开槽结构，使铜液充分流入槽型内，实现钨铜紧密配合，钨中有铜，铜中有钨。钨保证了换热器的高强度、耐腐蚀、耐高温的要求，铜满足换热要求。由于换热孔完全开在铜中，保证了换热孔的密封性，增大了换热面积。该结构充分发挥了钨和铜各自的优点。

(3)钨属于稀有金属，性能优异，价格昂贵，通过开槽与铜熔爆复合，既节约了换热器的制造成本，又充分发挥了钨的优良性能。

(4)本换热器结构，避免了传统换热器在管板过大、换热器过长时，由于温差应力过大而产生的变形，和常规换热器相比，寿命长，成本低，换热器运行平稳，工作可靠。

附图说明

图1为开槽的钨板示意图；

图2为预置不锈钢管的钨板示意图；

图3为铜钨复合板示意图；

图4为爆炸扩孔装置示意图。

其中，1-浇铸成型的铜板；2-开槽的钨板；3-纤维炸药；4-强约束模具；5-雷管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型提出一种基于真空热熔与爆炸复合相结合制作的换热器，该换热器包括钨和铜两种金属的复合材料，钨和铜的结合方式热熔和爆炸复合结合。钨板是预先开好槽的，如图1，不锈钢管悬空预置在槽中，清除不锈钢管形成换热通道。换热器的横截面如图4所示。换热器的横截面为铜和钨相互镶嵌的复合结构，工字型槽的钨金属板，槽中充满铜。传热通道开在铜中，含传热通道的铜又嵌入到钨中。

具体制作过程如下：

步骤(1)参阅图1定制带槽钨板，根据槽型需要可以进行微加工；

步骤(2)用砂纸打磨钨板正反面及周边，使钨板表面光洁平整后，用酒精擦洗槽面，然后将钨板放入特制的模具里，如图2；

步骤(3)将不锈钢管预置在钨板；

步骤(4)将铜块(铜板)放在模具里，即钨板和不锈钢管上面，一并放入高温炉中；

步骤(5)启动真空高温炉，加热至1083.4℃到1300℃之间，铜充分熔化，而不锈钢管和钨均未熔化。部分铜熔化液流入钨槽中，并同时浸没不锈钢管，在高温液体的热力作用和槽型的力学作用下，达到覆板铜与基板钨的初步复合，形成钨铜复合板。

步骤(6)待钨铜复合板冷却后，将复合板从高温炉中取出。

步骤(7)去除钨铜复合板四周特制的模具，清除不锈钢管，形成换热器的换热通道。

步骤(8)爆炸复合扩孔。将特制的纤维炸药3插入换热通道中，将纤维炸药3汇聚与雷管5绑在一起，用强约束模具4夹住浇铸成型的铜板1和开槽的钨板2，如图4，放入专用爆炸场；

步骤(9)准备完毕后，然后连线、充电、起爆，回收复合板。