(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 1128076 A(43)申请公布日 2021.05.18
(21)申请号 202110152269.1(22)申请日 2021.02.04
(71)申请人 朱文坛
地址 514000 广东省梅州市梅江区城北镇
干光村沙脑村民小组(72)发明人 朱文坛
(74)专利代理机构 广州海心联合专利代理事务
所(普通合伙) 44295
代理人 罗振国(51)Int.Cl.
B22D 19/16(2006.01)B22D 27/04(2006.01)
权利要求书2页 说明书7页 附图2页
CN 1128076 A(54)发明名称
一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法及其专用浇铸装置(57)摘要
本发明公开了一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法及其专用浇铸装置；属于铜管蒸发器技术领域；该方法包括下述步骤：(1)将预制好的铜
将浇铸模具外侧的铜盘管盘管装入浇铸模具中，
其中一端接头连接高压水源，高压水源输出管内的水压不小于1.3MPa，备用；(2)将铝材熔炼成铝液，备用；(3)启动高压水源并保持高压水的输出，当铜盘管另一端有高压水流出时，将熔炼好的铝液浇入浇铸模具中，铜盘管内的高压水瞬间气化并喷出，当铜盘管内输出的水由高压蒸气变为高压液态水时，浇铸完成；本发明旨在提供一种工艺科学、操作简便且效率高的铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法及其专用浇铸装置；用于铝液浇铸铜盘管。
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权 利 要 求 书
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1.一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)将预制好的铜盘管装入浇铸模具中，将浇铸模具外侧的铜盘管其中一端接头连接高压水源，高压水源输出管内的水压不小于1.3MPa，备用；
(2)将铝材熔炼成铝液，备用；
(3)启动高压水源并保持高压水的输出，当铜盘管另一端有高压水流出时，将熔炼好的铝液浇入浇铸模具中，铜盘管内的高压水瞬间气化并喷出，当铜盘管内输出的水由高压蒸气变为高压液态水时，浇铸完成。
2.根据权利要求1所述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，其特征在于，步骤(1)中，铜盘管的预制具体为：根据所需的圆管或异型管的管径、管数弯制各种形状的铜盘管，铜盘管相邻间隙不小于5mm，在铜盘管两端钎焊不锈钢或铜接头，再整体浸入除氧化光亮液
再进行加温除湿风干，得铜盘管。中1‑3分钟，取出水洗后，
3.根据权利要求1所述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，其特征在于，步骤(1)中，当铜盘管内径为1‑3mm时，高压水源输出管内的水压为2‑5MPa，铜盘管内水流量为200‑850ml/min，水压越小，水流量越大；当铜盘管内径为3‑6mm时，高压水源输出管内的水压为1.5‑2MPa，铜盘管内水流量为850‑3650ml/min，水压越小，水流量越大；当铜盘管内径为6‑20mm时，高压水源输出管内的水压为1.3‑1.5MPa，铜盘管内水流量为3650‑8250ml/min，水压越小，水流量越大。
4.根据权利要求1所述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，其特征在于，步骤(2)中，铝材熔炼成铝液具体为：加热熔炉，将铝材加入熔炉中，持续升温使铝材熔化成铝液，当熔炉温度上升至660‑680℃时，往熔炉内倒入铝液除渣除气粉并搅拌均匀，继续升温，当温度上升至690‑720℃时，捞出铝渣，得铝液。
5.根据权利要求1所述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，其特征在于，步骤(3)中，将熔炼好的铝液浇入浇铸模具中的时间为6‑10秒。
6.根据权利要求3所述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，其特征在于，步骤(2)中，铝液除渣除气粉的用量为铝液容量的0.1‑0.4％。
7.一种基于权利要求1至6任一所述铝液浇铸包裹多路铜盘管方法的专用浇铸装置，包括浇铸模具(1)，其特征在于，所述浇铸模具(1)上设置有与铜盘管两端的连接头相配合的通孔(2)，铜盘管两端连接头的外径与通孔(2)内径相适应，位于通孔(2)外侧的连接头上螺纹连接有紧固螺母(3)，连接头通过紧固螺母(3)固定在对应的通孔(2)内；铜盘管两端的连接头分别通过快速接头(4)连接可调压循环冷却系统(5)。
8.根据权利要求7所述的一种专用浇铸装置，其特征在于，所述浇铸模具(1)包括固定在外部支座上的底板(1a)，在底板(1a)上设置有与待成型产品外轮廓相适应的限位凸台(1b)，在限位凸台(1b)外壁贴设有沿竖向设置且可拆卸连接的若干块侧板(1c)，所述通孔(2)成形在其中一块侧板(1c)上。
9.根据权利要求7所述的一种专用浇铸装置，其特征在于，所述可调压循环冷却系统(5)包括冷凝回收塔(5a)，所述冷凝回收塔(5a)底部储水室通过连接管(5b)导通连接有可调式高压水泵(5c)；所述冷凝回收塔(5a)进气端通过出气管(5d)导通连接铜盘管其中一端连接头处的快速接头(4)，可调式高压水泵(5c)出水端通过进水管(5e)导通连接铜盘管另一端连接头处的快速接头(4)。
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权 利 要 求 书
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10.根据权利要求9所述的一种专用浇装置，其特征在于，所述连接管(5b)上设置有水温度计(6)，在出气管(5d)上设置有蒸气温度计(7)，在进水管(5e)上沿水流方向依序设置有玻璃转子流量调节器(8)和压力表(9)。
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说 明 书
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一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法及其专用浇铸装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种浇铸工艺，更具体地说，尤其涉及一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法。本发明同时还涉及基于该方法的专用浇铸装置。背景技术
[0002]目前现有的铜铝复合工艺，主要包括钎焊；贴片、螺丝锁合；塞铜、嵌铜；锻造工艺(冷锻)；插齿Crimped Fin技术。其中没有热浇铸技术，是因为660℃‑720℃的铝液浇铸铜管时，铜管内部和表面≥370℃时，会发生氢病导致铜管破裂，无法浇铸成功。[0003]铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热(≥370℃)时，氢气H2或一氧化碳CO易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用，产生高压水蒸气或二氧化碳气体，可使铜破裂。这种现象常称为铜的\"氢病\"。
发明内容
[0004]本发明的前一目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种工艺科学、操作简便且效率高的铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法。
[0005]本发明的后一目的在于提供一种基于上述方法的专用浇铸装置。[0006]本发明的前一技术方案是这样实现的：一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，该方法包括下述步骤：[0007](1)将预制好的铜盘管装入浇铸模具中，将浇铸模具外侧的铜盘管其中一端接头连接高压水源，高压水源输出管内的水压不小于1.3MPa，备用；[0008](2)将铝材熔炼成铝液，备用；[0009](3)启动高压水源并保持高压水的输出，当铜盘管另一端有高压水流出时，将熔炼好的铝液浇入浇铸模具中，铜盘管内的高压水瞬间气化并喷出，当铜盘管内输出的水由高压蒸气变为高压液态水时，浇铸完成。
[0010]上述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，步骤(1)中，铜盘管的预制具体为：根据所需的圆管或异型管的管径、管数弯制各种形状的铜盘管，铜盘管相邻间隙不小于5mm，在铜盘管两端钎焊不锈钢或铜接头，再整体浸入除氧化光亮液中1‑3分钟，取出水洗后，再进行加温除湿风干，得铜盘管。
[0011]上述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，步骤(1)中，当铜盘管内径为1‑3mm时，高压水源输出管内的水压为2‑5MPa，铜盘管内水流量为200‑850ml/min，水压越小，水流量越大；当铜盘管内径为3‑6mm时，高压水源输出管内的水压为1.5‑2MPa，铜盘管内水流量为850‑3650ml/min，水压越小，水流量越大；当铜盘管内径为6‑20mm时，高压水源输出管内的水压为1.3‑1.5MPa，铜盘管内水流量为3650‑8250ml/min，水压越小，水流量越大。[0012]上述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，步骤(2)中，铝材熔炼成铝液具体为：加热熔炉，将铝材加入熔炉中，持续升温使铝材熔化成铝液，当熔炉温度上升至660‑680℃时，往熔炉内倒入铝液除渣除气粉并搅拌均匀，继续升温，当温度上升至690‑720℃时，捞
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说 明 书
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出铝渣，得铝液。
[0013]上述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，步骤(3)中，将熔炼好的铝液浇入浇铸模具中的时间为6‑10秒。
[0014]上述的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，步骤(2)中，铝液除渣除气粉的用量为铝液容量的0.1‑0.4％。
[0015]本发明的后一技术方案是这样实现的：一种基于上所述铝液浇铸包裹多路铜盘管方法的专用浇铸装置，包括浇铸模具，所述浇铸模具上设置有与铜盘管两端的连接头相配合的通孔，铜盘管两端连接头的外径与通孔内径相适应，位于通孔外侧的连接头上螺纹连接有紧固螺母，连接头通过紧固螺母固定在对应的通孔内；铜盘管两端的连接头分别通过快速接头连接可调压循环冷却系统。[0016]上述的一种专用浇铸装置中，所述浇铸模具包括固定在外部支座上的底板，在底板上设置有与待成型产品外轮廓相适应的限位凸台，在限位凸台外壁贴设有沿竖向设置且可拆卸连接的若干块侧板，所述通孔成形在其中一块侧板上。[0017]上述的一种专用浇铸装置中，所述可调压循环冷却系统包括冷凝回收塔，所述冷凝回收塔底部储水室通过连接管导通连接有可调式高压水泵；所述冷凝回收塔进气端通过出气管导通连接铜盘管其中一端连接头处的快速接头，可调式高压水泵出水端通过进水管导通连接铜盘管另一端连接头处的快速接头。[0018]上述的一种专用浇铸装置中，所述连接管上设置有水温度计，在出气管上设置有蒸气温度计，在进水管上沿水流方向依序设置有玻璃转子流量调节器和压力表。[0019]本发明采用上述工艺及专用装置后，水冷解决铝液浇铸铜管时“氢病”导致破裂的技术制作成品因水冷降温周期快、简单、成本低、环保节能和使用寿命长等，广泛用于工业、电子行业和民用需要的最高效快速吸热、放热和换热设备，金属学及金属工艺。附图说明
[0020]下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何。
[0021]图1是本发明装置的结构示意图；[0022]图2是浇铸模具的侧视结构示意图；[0023]图3是浇铸模具的俯视结构示意图。[0024]图中：1、浇铸模具；1a、底板；1b、限位凸台；1c、侧板；2、通孔；3、紧固螺母；4、快速接头；5、可调压循环冷却系统；5a、冷凝回收塔；5b、连接管；5c、可调式高压水泵；5d、出气管；5e、进水管；6、水温度计；7、蒸气温度计；8、玻璃转子流量调节器；9、压力表。具体实施方式
[0025]本发明的一种铝液浇铸包裹多路铜盘管的方法，该方法包括下述步骤：[0026](1)根据所需的圆管或异型管的管径、管数弯制各种形状的铜盘管，铜盘管相邻间隙不小于5mm，在铜盘管两端钎焊不锈钢或铜接头。钎焊接头口径要求出口口径必须大于或等于入口口径，否则会发生内压过大，造成瞬间缺水升温发生氢病导致铜管破裂。[0027]钎焊后再整体浸入除氧化光亮液中1‑3分钟，其作用是除去表面焊接残留的氧化
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说 明 书
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物，使得铜管的焊接口和铜管表面的导热系数(401W/MK)达到最佳。浸泡完取出水洗后，再进行加温除湿风干，避免浇铸时产生蒸气造成铜管表面和铝液之间有间隙的现象，得铜盘管。
[0028]将预制好的铜盘管装入浇铸模具中，将浇铸模具外侧的铜盘管其中一端接头连接高压水源，当铜盘管内径为1‑3mm时，高压水源输出管内的水压为2‑5MPa，铜盘管内水流量为200‑850ml/min，水压越小，水流量越大，当水压取下限值时，水流量则取上限值；当铜盘管内径为3‑6mm时，高压水源输出管内的水压为1.5‑2MPa，铜盘管内水流量为850‑3650ml/min，水压越小，水流量越大，当水压取下限值时，水流量则取上限值；当铜盘管内径为6‑20mm时，高压水源输出管内的水压为1.3‑1.5MPa，铜盘管内水流量为3650‑8250ml/min，水压越小，水流量越大，当水压取下限值时，水流量则取上限值；备用。[0029](2)加热熔炉，将铝材加入熔炉中，持续升温使铝材熔化成铝液，当熔炉温度上升至660‑680℃时，往熔炉内倒入铝液除渣除气粉并搅拌均匀，继续升温，当温度上升至690‑720℃时，捞出铝渣，得铝液。铝液除渣除气粉的用量为铝液容量的0.1‑0.4％。铝液除渣除气粉为现有技术，采用现有常规的铝液除渣除气粉均可，在此不再赘述。铝液除渣除气粉的作用是分离除铝液中的残渣和部分氢气H2,提高铝液的纯度，使得浇铸成品铝材表面光滑、无气孔、白点、鳞片，达到比热容系数(0.88*103J/KG℃)最佳。[0030](3)启动高压水源并保持高压水的输出，当铜盘管另一端有高压水流出时，将熔炼好的铝液浇入浇铸模具中，浇入时间为6‑10秒，铜盘管内的高压水瞬间气化并喷出，当铜盘管内输出的水由高压蒸气变为高压液态水时，浇铸完成。[0031]参阅图1至图3所示，本发明的一种基于上述铝液浇铸包裹多路铜盘管方法的专用浇铸装置，包括浇铸模具1，所述浇铸模具1上设置有与铜盘管两端的连接头相配合的通孔2，铜盘管两端连接头的外径与通孔2内径相适应，位于通孔2外侧的连接头上螺纹连接有紧固螺母3，连接头通过紧固螺母3固定在对应的通孔2内；铜盘管两端的连接头分别通过快速接头4连接可调压循环冷却系统5。[0032]优选地，所述浇铸模具1包括固定在外部支座上的底板1a，在底板1a上设置有与待成型产品外轮廓相适应的限位凸台1b，在限位凸台1b外壁贴设有沿竖向设置且可拆卸连接的若干块侧板1c，所述通孔2成形在其中一块侧板1c上。[0033]优选地，所述可调压循环冷却系统5包括冷凝回收塔5a，所述冷凝回收塔5a底部储水室通过连接管5b导通连接有可调式高压水泵5c；所述冷凝回收塔5a进气端通过出气管5d导通连接铜盘管其中一端连接头处的快速接头4，可调式高压水泵5c出水端通过进水管5e导通连接铜盘管另一端连接头处的快速接头4。[0034]进一步地，为实时直观地观察浇铸时水压、水温、蒸气温度等关键参数，所述连接管5b上设置有水温度计6，在出气管5d上设置有蒸气温度计7，在进水管5e上沿水流方向依序设置有玻璃转子流量调节器8和压力表9。[0035]本发明的装置，可以采用自动浇铸，也可人工手动浇铸。自动浇铸时，相关检测部件及执行部件，如可调式高压水泵、水温度计、蒸气温度计、玻璃转子流量调节器和压力表。需要替换为本领域常规的且可与控制终端(PLC或单片机等本领域常规控制终端)连接输出信号或接收信号的相关型号，这也是本领域技术人员容易想到的。[0036]工作时，铜盘管钎焊连接头并与浇铸模具连接好，连接头连接可调压循环冷却系
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统，启动系统，待铜盘管内水压稳定后，熔炼好的铝液在6‑10秒时间内注入浇铸模具，高压水流经过高温铜管内部时迅速降温冷却到370℃以下，使其不会发生氢病反应，瞬间对铜管起到吸热、降温和保护作用，使铜管不会发生变形、破裂和变质，铜管受热使经流管内部的水瞬间气化进入冷凝回收塔，蒸气经冷凝后回收循环利用。冷凝回收塔底部储水室水量不够时，通过外接管路补充自来水。整个工艺实现零污水排放。当出水口的水由气化变为液态时，铜管内部降温工作完成，至此，铝液浇铸铜管铸件成功。经实验解剖铝铜铸件，铝件内部的铜管表面光亮如新，铜铝接合处无缝充分粘合，铝件外表光滑规整。[0037]筛选实验
[0038]准备内径1.0mm、外径2.0mm；内径3mm、外径4mm；内径6mm、外径8mm及内径20mm、外径22mm的四种弹簧形紫铜盘管，各铜盘管长度均为1m。在不同水泵压力、不同管内水流速及
具体实验结果如表1至表4：不同浇注铝液时间上进行筛选实验。
[0039]表1外径2.0MM、内径1.0MM铜管实验结果统计数据表
[0040]
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[0041]
[0042]
由上表数据可知，当压力不小于3.2MPa，铜管内水流量不小于200ml/min时，均可
浇铸成功。
[0043]表2外径4MM，内径3MM铜管实验结果统计数据表
[0044]
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[0045]
[0046]
由上表数据可知，当压力不小于2.0MPa，铜管内水流量不小于850ml/min时，均可
浇铸成功。
[0047]表3外径8MM，内径6MM铜管实验结果统计数据表
[0048]
[0049]
[0050]
由上表数据可知，当压力不小于1.5MPa，铜管内水流量不小于3650ml/min时，均可浇铸成功。
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表4外径22MM，内径20MM铜管实验结果统计数据表
[0052]
由上表数据可知，当压力不小于1.3MPa，铜管内水流量不小于8250ml/min时，均可
浇铸成功。
[0054]上述实验，开始实验时的流量值，均为玻璃转子流量调节器全开，也即是不限流的情况下进行的，目的是寻找最优的数值。[0055]通过对上述实验分析发现，当铜管内径越小时，所需要的压力值反而越大。而在实验之初，研发人员是认为铜管内径越小，所需要的水压也越小，只要能保证铜管内水流满管即可。[0056]另外，在实验过程中，研发人员认为水压只要足够大，铜管内输出的蒸气温度就会变低，即可通用所有管径的铜管。也即是说水压越大越好、越安全，成功率也越高。但是通过分析实验数据发现，当压力达到某个值以后，压力继续加大，铜管内输出的蒸气温度基本无变化，对于实验最终的效果也并无实质影响，只会增加能耗。这一点也是出乎研发人员意料的。
[0057]以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
[0053]
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说 明 书 附 图
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图1
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说 明 书 附 图
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图2
图3
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