本发明专利技术公开一种焊接单元组片和由其组成原表面回热器芯体的方法。包括以下逆向分段焊接步骤：（ｉ）、在第一长边上，从两个端点开始沿边长向内各焊接出一个焊缝段；（ｉｉ）、在与第一长边相对的第二长边上，从两个端点开始沿边长向内各焊接出一个焊缝段；（ｉｉｉ）、在第一长边上，从所述步骤（ｉ）的两个焊缝段向内分别继续接出一个焊缝段；（ｉｖ）、在第二长边上，从所述步骤（ｉｉ）的两个焊缝段向内分别继续接出一个焊缝段；（ｖ）、按照上述步骤（ｉ）到（ｉｖ）的顺序继续接出若干焊缝段，直到在两个长边上各形成一条连续的密封焊缝。采用的逆向分段焊接方法保证了焊缝的熔合与气密性，而且换热单元组片在焊接后不会产生明显的翘曲变形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种焊接单元组片的方法，同时涉及由该单元组片组成微型燃气轮机的原表面回热器芯体，以及该焊接方法所用的模具。
技术介绍
微型燃气轮机是一种新型发动机，近年来在分布式发电/能源系统领域发展迅速。回热器是一种高效紧凑式的原表面回热器，它是微型燃气轮机的关键部件，其在燃气轮机中的作用主要是，利用向心透平机中排出的废燃气对进入燃烧室之前的压缩空气进行预热，提高进入燃烧室的压缩空气温度，从而使系统实现了回热循环，提高了系统的热效率。原表面(Primary Surface，又称一次表面)是一种板式结构，冲压一次成型，避免了板翅式表面中的二次表面，因而板与板之间无需钎焊。这种结构具有紧凑性好；重量轻；阻力小等特点。下面对组成原表面回热器芯体的单元组片进行具体描述。每两块原表面板与插入的封条和空气导流片组合焊接成为一个单元组片，每个单元组片上有空气的入口部和出口部，内部为空气流动区域，各相邻单元组片空气入口处相互接触的部分焊接在一起，从而在单元组片之间形成了燃气通道。在组装时，燃气通道入口处的踏平区内要插入燃气导流片。这里“踏平区”的含义是，将每片原表面板上的周边区域加工成平面状，在此处放置导流片后，帮助分配燃气进入各通道中。同样地，在每个单元组片上，两块原表面板的周边也有相应的踏平区，下面不再对此详细描述。要保证燃气和空气通路互不串通，良好的焊接工艺是关键。关于芯体的焊接制造工艺，国外的技术一般是用一套由控制系统操纵的焊接设备，自动完成焊接和组装过程。这些现有技术侧重于把各个组件固定在很精确的位置，就此也专利技术了一些用于组装的固定设备和有效方法，但是，这些现有技术中并没有提及关于具体焊接工艺这样的
技术实现思路
。由于单元组片是由两片很薄(通常只有0.08-0.12mm)的原表面板以及插在原表面板之间位于四个周边上的封条焊接而成，因此，单元组片完成周边密封焊接后容易出现以下两个缺陷(1)焊接的熔合与气密性不易保证。(2)组件在焊后产生明显的翘曲变形。另外，由于原表面板很薄，因此不能保证焊接时每个单元组片上的空气入口和出口尺寸，而且入口和出口周围的密封焊接很难操作，焊接质量难以保证。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种焊接单元组片的方法，通过该焊接方法可以克服焊接的熔合与气密性不易保证的缺陷。另外，通过该焊接方法的实施，可以使单元组片在长度方向的翘曲变形控制在最小水平，从而使组件在焊接后产生的翘曲变形不很明显。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种单元组片的焊接方法。该单元组片包括形状相同且相对放置的第一原表面板和第二原表面板，两个原表面板的两个对角分别形成有供流体进入和流出两板之间流体通道的入口部和出口部，在第一和第二原表面板相对的各边之间插有内封条，第一和第二原表面板外侧面的短边上分别放置有短边外封条，短边外封条分别延伸覆盖在入口部和出口部的外侧边上，所述单元组片由所述第一和第二原表面板的各边和与之对应的封条焊接在一起而形成，该焊接方法包括以下步骤(1)、形成单元组片长度方向上的焊缝；(2)、形成单元组片宽度方向上的焊缝；(3)、在入口部和出口部的两侧形成焊缝；在形成单元组片长度方向上的焊缝的所述步骤(1)中还包括以下逆向分段焊接步骤(i)、在第一长边上，从两个端点开始沿边长向内各焊接出一个焊缝段；(ii)、在与第一长边相对的第二长边上，从两个端点开始沿边长向内各焊接出一个焊缝段；(iii)、在第一长边上，从所述步骤(i)的两个焊缝段向内分别继续接出一个焊缝段；(iv)、在第二长边上，从所述步骤(ii)的两个焊缝段向内分别继续接出一个焊缝段；(v)、按照上述步骤(i)到(iv)的顺序继续接出若干焊缝段，直到在两个长边上各形成一条连续的密封焊缝。其中采用与所述步骤(i)到(v)类似的逆向分段焊接步骤形成单元组片宽度方向上的焊缝。其中所述封条的厚度大于所述原表面板各边的厚度，且长边和短边的长度相等。其中在操作步骤(1)之前，用模具将单元组片夹紧形成一个整体，使得焊接时可以自由翻转该单元组片；在操作步骤(3)之前，将铜条插在入口部和出口部的第一原表面板和第二原表面板之间，形成铜条局部制模，形成焊缝之后拆除该铜条。其中在操作步骤(3)之前，将梯形铜板插在入口部和出口部的第一原表面板和第二原表面板之间，形成梯形铜板局部制模，形成焊缝之后拆除该梯形铜板。其中入口部通过在矩形单元组片的一个对角切边形成，出口部形成在与入口部相对的另一个对角切边位置；入口部形成在矩形单元组片的一个短边的一端，出口部形成在矩形单元组片另一短边的另一端上，入口和出口的开口方向相反。其中所述焊缝段长度相等，焊缝段长度在数值范围50～100mm内选取，最优值取75mm。其中焊接采用TIG焊，TIG焊的焊接电流为直流70～90安培，摆弧幅度±1.0mm～±1.5mm。另外，本专利技术还提供一种由上述制造方法加工出的若干单元组片组成的原表面换热器芯体。为了达到上述目的，本专利技术还提出一种上述制造方法所用的焊接模具，该模具由铜条和基板组成，铜条位于基板的周边上，二者通过螺钉或类似方式镶嵌而成，铜条的宽度和厚度与所需焊接的原表面板及封条的结构尺寸确定。通过采用本专利技术的技术方案，可以达到以下技术效果逆向分段焊接方法保证了焊缝的熔合与气密性，而且换热单元组片在焊接后不会产生明显的翘曲变形。由于采用了铜条(或梯形铜板)局部制模的方法，确保了通气孔尺寸和密封焊接，而且焊接之后可以很轻松地拆掉铜条(或梯形铜板)形成的局部铜模，因此也可以有效保证焊接的质量。附图说明图1是一种微型燃气轮机系统示意图。图2是压缩空气和废燃气在图1中的回热器内的流动示意图。图3(a)是组成图2中的回热器芯体的切斜角单元组片结构形式示意图。图3(b)是组成图2中的回热器芯体的不切斜角单元组片结构形式示意图。图3(c)是图3(a)或(b)中所示单元组片焊接后的长边正视图。图3(d)是图3(a)或(b)中所示单元组片焊接后的短边正视图。图4是图3(a)所示单元组片焊接的模具详图。图5(a)是图3(a)所示单元组片周边焊缝逆向分段焊接方法的示意图。图5(b)是入口部和出口部周边焊接所用的铜条局部制模详图。图5(c)是入口部和出口部周边焊接所用的梯形铜板局部制模详图。图6(a)是不切斜角的芯体结构示意图。图6(b)是切斜角的芯体结构示意图。下面结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。具体实施例方式图1是一种微型燃气轮机系统示意图。如图1所示，微型燃气轮机系统主要由发电机1、离心压气机2、向心透平机3、燃烧室4、回热器5等组成。图2是压缩空气和废燃气在原表面回热器中的流程示意图。回热器5包括芯体6、位于芯体6下方的进气室7、位于芯体6上方的排气室8。其中，进气室7的前侧面有一个废燃气入口9，在排气室8的顶部有一个废燃气出口10。在芯体6的一个侧面有一个压缩空气的进气管11，在与该侧面相对的另一个侧面上有一个压缩空气的排气管12。芯体6是由很多个单元组片组成，而每个单元组片又分别由两片原表面板、导流片和封条组成。两块原表面板之间形成有供压缩空气通过的通道，各单元组片之间形成有供废燃气通过的燃气通道。各压缩空气通道通过压缩空气进气管和排气管相互连通，各燃气通道通过燃气入口和燃气出口相互连通。压缩空气通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焊接单元组片的方法，该单元组片（１３）包括形状相同且相对放置的第一原表面板（１４）和第二原表面板（１５），两个原表面板的两个对角分别形成有供流体进入和流出两板之间流体通道的入口部和出口部，在第一和第二原表面板（１４，１５）相对的各边之间插有内封条（１７ａ，１７ｂ），第一和第二原表面板（１４，１５）外侧面的短边上分别放置有短边外封条（１７ｃ，１７ｄ），短边外封条（１７ｃ，１７ｄ）分别延伸覆盖在入口部和出口部的外侧边上，所述单元组片（１３）由所述第一和第二原表面板（１４，１５）的各边和与之对应的封条（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）焊接在一起而形成，该焊接方法包括以下步骤：Ａ、形成单元组片长度方向上的焊缝（１８）；Ｂ、形成单元组片宽度方向上的焊缝（１９）； Ｃ、在入口部和出口部的两侧形成 焊缝（２２ａ，２２ｂ）；其特征在于，在形成单元组片长度方向上的焊缝（１８）的所述步骤Ａ中还包括以下逆向分段焊接步骤：（ｉ）、在第一长边上，从两个端点开始沿边长向内各焊接出一个焊缝段（１－１，１－２）；（ｉｉ）、在与第 一长边相对的第二长边上，从两个端点开始沿边长向内各焊接出一个焊缝段（２－１，２－２）；（ｉｉｉ）、在第一长边上，从所述步骤（ｉ）的两个焊缝段向内分别继续接出一个焊缝段（１－３，１－４）；（ｉｖ）、在第二长边上，从所述步骤（ｉ ｉ）的两个焊缝段向内分别继续接出一个焊缝段（２－３，２－４）；（ｖ）、按照上述步骤（ｉ）到（ｉｖ）的顺序继续接出若干焊缝段，直到在两个长边上各形成一条连续的密封焊缝（１８）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王秋旺，张冬洁，王士元，罗来勤，曾敏，吴一宁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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