專利名稱：一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器及Cu管-Al材焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備用全鋁熱轉(zhuǎn)換器設(shè)備，特別涉及一種用于家電設(shè)備的高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器及Cu管-Al材焊接方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有家用冰箱、空調(diào)以及其它制冷設(shè)備用熱轉(zhuǎn)換器普遍采用圖1所示Al材散熱片 01和Cu配管02結(jié)合的構(gòu)造。而國內(nèi)現(xiàn)有全Al材的熱轉(zhuǎn)換器(主要依賴進口)主要被應(yīng)用于汽車空調(diào)。眾所周知，Al材和Cu材相比具有輕量、耐腐蝕、價格低等優(yōu)點。但是，Al因為柔軟、表面易形成酸化膜等其本生金屬材料特性的原因，在和Cu相比時其在加工 成型、 焊接技術(shù)以及熱傳導(dǎo)等方面處于劣勢。所以，到目前為止，國際、國內(nèi)的家電企業(yè)還普遍采用Cu管-Al散熱片的熱轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)?？朔嗀l材在焊接時的加工難題特別是和異種金屬的焊接，找出一種加工簡單、成本低的異種金屬人工焊接技術(shù)是實現(xiàn)家電用全Al熱轉(zhuǎn)換器變革的關(guān)鍵。Cu管-Al材直接焊接的焊接用設(shè)備投資成本高，不良品率高，而且Al-Cu直接合金層非常脆，強度低，不能滿足流量壓力較大冷媒的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，通過全Al熱轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，使得全Al熱轉(zhuǎn)換器的熱轉(zhuǎn)換效率比現(xiàn)有的Cu-Al熱轉(zhuǎn)換器提高了近30% ；本發(fā)明還涉及Cu管-Al材的焊接方法，提高了 Cu-Al焊接產(chǎn)品的合格率。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明涉及一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，利用散熱片表面流體解析技術(shù)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)卡發(fā)出一種新型散熱片結(jié)構(gòu)，所述散熱片結(jié)構(gòu)的特點是采用全Al材制成散熱片與配管，散熱片表面制成凸起結(jié)構(gòu)，利用凸起前端部的熱傳導(dǎo)上升(前端效果)增加平均熱傳導(dǎo)率；所述凸起與散熱片表面成一定的夾角，凸起的前端與散熱片表面的垂直距離，所述夾角與垂直距離兩個參數(shù)是影響散熱片的熱傳導(dǎo)效果；通過凸起散熱片的熱流溫度測試實驗得出，所述凸起的前端高0. 4 0. 5mm，所述夾角在23° 沈°之間時，散熱片可以達到最佳傳導(dǎo)效果。微型多孔管管口結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)有冷媒流淌管口多采用圓形管口結(jié)構(gòu)，為了降低微型多孔管口的熱阻，降低散熱片壁厚度和流入寬度是關(guān)鍵，在根據(jù)冷媒流路形狀計算不同結(jié)構(gòu)的管內(nèi)外間熱阻時，依據(jù)以下的相當(dāng)壁厚的定義進行計算和驗證相當(dāng)壁厚=熱傳導(dǎo)部斷面表面積/流入寬，通過對圓形和矩形管口結(jié)構(gòu)以及尺寸通過上述定義公式列表對比，計算得出矩形全熱阻比圓形全熱阻降低1.5%，矩形熱傳導(dǎo)率比圓形熱傳導(dǎo)率提高1.6%。
本發(fā)明還涉及Cu管-Al材的焊接方法，克服了 Al材在焊接時的加工難題，具體方
案是該技術(shù)是利用表面鍍鎳(Ni)的中間鋼管連接Al材和Cu管。所述Al材和表面鍍鎳(Ni)的中間鋼管連接采用國內(nèi)現(xiàn)有氮氣爐內(nèi)焊接方法進行焊接。由于Al材表面氧化膜Al2O3和鋼管表面不動態(tài)氧化膜Cr2O3的存在，在氮氣爐內(nèi)焊接時，焊接材料Al焊接材的濡濕性會被降低在焊接部產(chǎn)生空洞等不良而影響到焊接部分的密封性和強度。所以在氮氣爐內(nèi)焊接時，會先使用flux材將所述Al材表面的氧化膜去除掉。因為氧化膜Al2O3和鋼管表面不動態(tài)氧化膜Cr2O3的化學(xué)性能相差很大，到目前為止，國內(nèi)與國際上還沒有一種合適的可以同時去處兩種氧化膜的flux材料。本項目使用的表面鍍鎳(Ni)鋼管克服了此問題，在氮氣爐內(nèi)焊接時只去處Al材表面的氧化膜Al2O3即可。而且通過大量的對比試驗找出了適合Cu和表面鍍鎳(Ni)鋼管人工焊接的材料和焊接條件。本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)新穎，熱傳導(dǎo)效果佳，散熱性能好，熱轉(zhuǎn)換效率也大大提高；焊接方法巧妙，大大提高了 Cu管-Al散熱片焊接產(chǎn)品的合格率。


圖1為現(xiàn)有常用的Cu-Al熱轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的散熱片的結(jié)構(gòu)圖。圖3與圖1對應(yīng)的二維分析示意圖。圖4為本發(fā)明的矩形管口的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征與達成目的易于明白理解，以下結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明實施例本發(fā)明采用一種特殊結(jié)構(gòu)的全Al轉(zhuǎn)換器，通過對高熱傳導(dǎo)散熱片表面的特殊設(shè)計，使其熱傳導(dǎo)性能大大提高參看圖2與圖3，全Al轉(zhuǎn)換器的散熱片結(jié)構(gòu)包括散熱片1與設(shè)置在散熱片1表面的一排凸起2，該結(jié)構(gòu)是利用散熱片表面流體解析技術(shù)和STARCCM+Ver. 4. 02軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)卡開發(fā)出。該結(jié)構(gòu)主要涉及兩個重要參數(shù)前端高a，影響溫度界面層的分段和凸起間氣流的導(dǎo)入；仰角θ，影響散熱片內(nèi)外層蛇形氣流的形成；通過大量實驗對比得出，前端高a :0. 4-0. 5mm，仰角θ :23° 之間時，散熱片1可達到最佳傳導(dǎo)效果。參看圖4，全Al熱轉(zhuǎn)換器的冷媒冷媒流淌管口采用如圖所示的矩形管口結(jié)構(gòu)3，有效降低了微型多孔管口的熱阻，矩形管口結(jié)構(gòu)3的管寬b為23mm，散熱片壁厚c為0. 3mm, 可達到較好的熱傳導(dǎo)率；在根據(jù)冷媒流路形狀計算不同結(jié)構(gòu)的管內(nèi)外間熱阻時，我們依據(jù)以下的相當(dāng)壁厚的定義進行計算和驗證相當(dāng)壁厚=熱傳導(dǎo)部斷面表面積/流入寬，
權(quán)利要求
1.一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，其特征在于，采用全Al材制成散熱片與配管 所述散熱片表面設(shè)置傾斜式凸起，與散熱片表面成一定的夾角，所述凸起的前端高0. 4 0. 5mm，所述夾角在23° ；所述配管的微型多孔管呈有利于降低管口熱阻的矩形管口結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述多孔管管寬 23mm，散熱片的壁厚0. 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述凸起是利用散熱片表面流體解析技術(shù)與軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述凸起的前端高指凸起的最頂端與散熱片表面的垂直距離，是關(guān)于溫度界面層的分段和凸起間氣流的導(dǎo)入的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱傳導(dǎo)全Al熱轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述凸起與散熱片表面的夾角是關(guān)于散熱片內(nèi)外層蛇形氣流的形成參數(shù)。
6.基于權(quán)利要求1的一種Cu管-Al材焊接方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)先使用flux材將所述Al材表面的氧化膜Al2O3去除掉；(2)再將去除氧化膜后的Al材與表面鍍鎳的中間鋼管在氮氣爐內(nèi)實施焊接；(3)最后將Cu管與上述表面鍍鎳(Ni)的中間鋼管進行人工焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高熱傳導(dǎo)家電用全Al熱轉(zhuǎn)換器以及Cu管-Al材的焊接方法，所述全Al熱轉(zhuǎn)換器利用散熱片表面流體解析技術(shù)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)卡發(fā)出一種新型散熱片結(jié)構(gòu)，所述散熱片結(jié)構(gòu)的特點是所述散熱片表面制成凸起結(jié)構(gòu)，利用凸起前端部的熱傳導(dǎo)上升增加平均熱傳導(dǎo)率；所述凸起的前端高0.4～0.5mm，所述凸起與散熱片表面的夾角在23°～26°之間時，散熱片可以達到最佳傳導(dǎo)效果。所述Cu管-Al材的焊接方法是將利用表面鍍鎳(Ni)的中間鋼管連接Al散熱片和Cu管。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計巧妙，熱傳導(dǎo)效果佳，散熱性能好，熱轉(zhuǎn)換效率也大大提高；焊接方法巧妙，大大提高了Cu-Al焊接成品的合格率。
文檔編號F28F3/00GK102252533SQ20101018169
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者胡增富 申請人:上海興楠新材料科技有限公司