一種耐高溫、高壓差、高精度濾芯制造方法

馮付韜

（杭州沈氏節(jié)能科技股份有限公司，浙江 杭州 311612）

本方法基于金屬材料采用擴(kuò)散焊接工藝為主要工序制造的高溫高壓差過(guò)濾器濾芯，有效提高了濾芯的過(guò)濾精度、耐高溫、高壓、耐腐蝕性和高壓差等問題。

本方法可以依據(jù)使用實(shí)際工況條件選用不同的金屬材料（或可以通過(guò)擴(kuò)散焊接的其他特殊材料）、不同成分的材料應(yīng)對(duì)實(shí)際使用時(shí)的高溫（可以選用如：310S等、高溫合金等材料）、高強(qiáng)度（可以選用如：316L、304H等材料）及耐腐蝕（可以選用如：TA1等鈦質(zhì)材料）有針對(duì)性的解決在實(shí)際使用過(guò)程中遇到關(guān)鍵特性而導(dǎo)致的難題。

1 濾芯結(jié)構(gòu)說(shuō)明，圖1、圖2

圖1 產(chǎn)品示意圖

圖2 產(chǎn)品分解示意圖

如圖1、圖2所示：1連接端；2支撐體；3過(guò)濾板；4封頭。

（1）連接端：采用機(jī)加工方式制成法蘭連接端口，以便于安裝、拆卸。

圖示說(shuō)明：連接端建議選用法蘭結(jié)構(gòu)（包裝但不限于法蘭結(jié)構(gòu)），也可以依據(jù)實(shí)際要求選用其他結(jié)構(gòu)，為保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，建議：連接端厚度≥支撐體與過(guò)濾板之和，或采用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，如圖3。

圖3 連接端示意圖

（2）過(guò)濾板：依據(jù)板材材質(zhì)、厚度及目數(shù)要求，采用機(jī)加鉆孔、沖孔、蝕刻、激光切割及水切割等工藝制成的金屬薄板，詳見圖4。

圖4 過(guò)濾板板料示意圖

圖示說(shuō)明：①板厚依據(jù)承壓強(qiáng)度要求，一般選用0.15～5 mm厚度的板材，板材越厚其孔徑越大，承壓強(qiáng)度越高；②孔與孔的最小孔距≥板厚；③孔徑（包括但不限于圓形、方形或六邊形等），依據(jù)過(guò)濾精度及板厚等參數(shù)，采用不同的生產(chǎn)工藝，一般情況下蝕刻、激光切割及沖壓可以達(dá)到孔徑≤0.2 mm的尺寸精度（即：濾芯目數(shù)≤65目）。

（3）支撐體：依據(jù)板材材質(zhì)、厚度及孔徑大小，采用機(jī)加鉆孔、孔沖、激光切割及水切割等工藝制成的金屬厚板，詳見圖5。

圖5 支撐體板料示意圖

圖示說(shuō)明：①板厚依據(jù)承壓強(qiáng)度要求，一般建議選用3～15 mm厚度的板材，板材越厚其孔徑越大，承壓強(qiáng)度越高；②孔與孔的最小孔距≥板厚；③孔徑（包括但不限于圓形、方形或六邊形等），依據(jù)壓差、過(guò)濾精度及板厚等參數(shù)，采用不同的生產(chǎn)工藝，一般情況下鉆銑、激光切割、水切割及沖壓制成；

（4）封頭：一般采用車加工、沖壓成型或旋壓成型等工藝制成，詳見圖6。

圖6 封頭示意圖

圖示說(shuō)明：封頭一般選用球形結(jié)構(gòu)（包括但不限于球形、錐形等結(jié)構(gòu)），也可以依據(jù)實(shí)際要求選用其他結(jié)構(gòu)，為保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，厚度建議≥支撐體與過(guò)濾板之和，或采用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。

2 擴(kuò)散焊接工藝說(shuō)明

支撐體與過(guò)濾板焊接：

將已經(jīng)制備完成的支撐體板料及過(guò)濾板板料通過(guò)打磨去除毛刺及其他附著物。

將已經(jīng)打磨完成的支撐體板料及過(guò)濾板板料通過(guò)超聲波清洗或化學(xué)清洗等方式將其表面清潔干凈。

將已經(jīng)清潔完成的支撐體板料及過(guò)濾板板料，疊放后通過(guò)氬弧焊（或電阻焊、激光焊接及限位銷等）進(jìn)行定位固定，詳見圖7。

圖7 疊放示意圖

將支撐體板料和過(guò)濾板板料放入擴(kuò)散焊接爐內(nèi)通過(guò)高溫、高壓使兩塊板料熔合焊接，形成一個(gè)整體，即過(guò)濾芯主體板料，詳見圖8、圖9。

圖8 支撐體板料和過(guò)濾板板料擴(kuò)散焊接示意圖

圖9 支撐體板料和過(guò)濾板板料焊后示意圖

圖示說(shuō)明：通過(guò)擴(kuò)散焊接，可以將兩個(gè)零件所有接觸面充分有效的焊接結(jié)合再一起，從而提高整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

過(guò)程重點(diǎn)說(shuō)明：

①支撐體與過(guò)濾板通過(guò)擴(kuò)散焊接后，使此兩片材料熔合焊接為一個(gè)整體，提高了整體強(qiáng)度，詳見圖10。

圖10 濾板與支撐體焊后表觀示意圖

②支撐體大孔周邊的實(shí)體部分與濾板孔周邊的實(shí)體部分過(guò)擴(kuò)散焊接后，使此兩片材料熔合焊接為一個(gè)整體，對(duì)濾板產(chǎn)生了大面積、高強(qiáng)度的固定作用，杜絕了采用其他固定方式（如鉚接、局部焊接）緊固面積與強(qiáng)度不足的問題，詳見圖11～圖13。

圖11 濾板與支撐體焊后剖面示意圖

圖12 濾板與支撐體焊前金相示意圖

圖13 濾板與支撐體焊后金相示意圖

圖示說(shuō)明：a.濾板；b.支撐體；c.擴(kuò)散焊接面。

圖示說(shuō)明：濾板與支撐體兩個(gè)零件，其配合的接觸面，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散焊接后融合為一體。

③經(jīng)過(guò)擴(kuò)散焊接后，避免了濾網(wǎng)與支撐體因振動(dòng)而產(chǎn)生的損壞。

將濾芯主體板料彎曲成型后，焊接固定。

過(guò)程重點(diǎn)說(shuō)明：依據(jù)現(xiàn)有彎曲成型工藝只有將濾板與支撐板通過(guò)擴(kuò)散結(jié)合后形成完整的一體結(jié)構(gòu)，才能進(jìn)行彎曲成型，否則會(huì)損傷濾板，導(dǎo)致產(chǎn)品損壞無(wú)法使用，詳見圖14。

圖14 濾芯主體成型示意圖

組裝焊接：即將連接端、濾芯主體和封頭通過(guò)焊接的方式進(jìn)行組裝固定，詳見圖15。

圖15 濾芯組裝焊接示意圖

3 濾芯結(jié)構(gòu)補(bǔ)充說(shuō)明

本方法制備的過(guò)濾器濾芯可以依使用條件要求，制造成不同的外形結(jié)構(gòu)，以滿足不同的使用場(chǎng)合需求如圖16所示。

圖16 管板式濾芯示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

一般情況下采用耐高溫及高壓差濾芯對(duì)使用工況的均有特殊要求。本方法，采用擴(kuò)散焊接工藝為核心制造濾芯方法，即提高了濾芯整體結(jié)構(gòu)牢固性能，又充分發(fā)揮了所用材料固有的有益特性，為極端條件下微通道換熱器（PCHE微通道換熱器）的正常使用提供了可靠的基礎(chǔ)保證。