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散焊接工藝為主要工序制造的高溫高壓差過濾器濾芯，有效提高了濾芯的過濾精度、耐高溫、高壓、耐腐蝕性和高壓差等問題。

本方法可以依據(jù)使用實際工況條件選用不同的金屬材料（或可以通過擴散焊接的其他特殊材料）、不同成分的材料應對實際使用時的高溫（可以選用如：310S等、高溫合金等材料）、高強度（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）有針對性的解決在實際使用過程中遇到關(guān)鍵特性而導致的難題。

1 濾芯結(jié)構(gòu)說明，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過濾板；4封頭。

（1）連接端：采用機加工方式制成法蘭連接端口，以便于安裝、拆卸。

圖示說明：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)實際要求選用其他結(jié)構(gòu)，為保證結(jié)構(gòu)強度，建議：連接端厚度≥支撐體與過濾板之和，或采用加強筋結(jié)構(gòu)，如圖3。

圖3 連接端示意圖

（2）過濾板：依據(jù)板材材質(zhì)、厚度及目數(shù)要求，采用機加鉆孔、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 過濾板板料示意圖

圖示說明：①板厚依據(jù)承壓強度要求，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

圖示說明：①板厚依據(jù)承壓強度要求，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)實際要求選用其他結(jié)構(gòu)，為保證結(jié)構(gòu)強度，厚度建議≥支撐體與過濾板之和，或采用加強筋結(jié)構(gòu)。

2 擴散焊接工藝說明

支撐體與過濾板焊接：

將已經(jīng)制備完成的支撐體板料及過濾板板料通過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濾板板料通過超聲波清洗或化學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濾板板料，疊放后通過氬弧焊（或電阻焊、激光焊接及限位銷等）進行定位固定，詳見圖7。

圖7 疊放示意圖

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

圖8 支撐體板料和過濾板板料擴散焊接示意圖

圖9 支撐體板料和過濾板板料焊后示意圖

圖示說明：通過擴散焊接，可以將兩個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)強度。

過程重點說明：

①支撐體與過濾板通過擴散焊接后，使此兩片材料熔合焊接為一個整體，提高了整體強度，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體部分與濾板孔周邊的實體部分過擴散焊接后，使此兩片材料熔合焊接為一個整體，對濾板產(chǎn)生了大面積、高強度的固定作用，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

圖示說明：a.濾板；b.支撐體；c.擴散焊接面。

圖示說明：濾板與支撐體兩個零件，其配合的接觸面，經(jīng)過擴散焊接后融合為一體。

③經(jīng)過擴散焊接后，避免了濾網(wǎng)與支撐體因振動而產(chǎn)生的損壞。

將濾芯主體板料彎曲成型后，焊接固定。

過程重點說明：依據(jù)現(xiàn)有彎曲成型工藝只有將濾板與支撐板通過擴散結(jié)合后形成完整的一體結(jié)構(gòu)，才能進行彎曲成型，否則會損傷濾板，導致產(chǎn)品損壞無法使用，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焊接的方式進行組裝固定，詳見圖15。

圖15 濾芯組裝焊接示意圖

3 濾芯結(jié)構(gòu)補充說明

本方法制備的過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合需求如圖16所示。

圖16 管板式濾芯示意圖

4 結(jié)語

一般情況下采用耐高溫及高壓差濾芯對使用工況的均有特殊要求。本方法，采用擴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。