一種超親水鈦合金換熱板的激光制備方法與流程

文檔序號(hào)：11507010閱讀：248來源：國(guó)知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>機(jī)械加工,機(jī)床金屬加工設(shè)備的制造及其加工,應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及換熱器表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種超親水鈦合金換熱板的激光制備方法。

背景技術(shù)：

板式換熱器是一種由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比列管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達(dá)90％以上。目前，蒸汽-水的換熱已逐漸應(yīng)用板式換熱器。

從傳熱學(xué)角度來看，一般而言，滴狀冷凝水的傳熱效率比水膜高。但在換熱器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，滴狀冷凝水大量滯留在換熱器上，不易流動(dòng)，容易在換熱片上形成“水橋”，這樣會(huì)極大地增加換熱器空氣側(cè)的阻力。采用親水處理，通過降低液滴與換熱片的接觸角，可以使冷凝水以水膜狀態(tài)存在，從而減小換熱器空氣側(cè)的阻力。

采用激光處理在金屬表面形成微細(xì)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)親水性能，該方法形成親水性結(jié)構(gòu)而非涂層，克服了傳統(tǒng)親水涂料或化學(xué)轉(zhuǎn)化膜存在的結(jié)合強(qiáng)度和壽命問題。

專利201410309419.5公開了一種多孔親水不銹鋼換熱管的表面處理方法，對(duì)不銹鋼管進(jìn)行電解、打磨或噴砂處理，實(shí)現(xiàn)表面粗化；對(duì)粗化的鋼管表面進(jìn)行化學(xué)電解或溶膠改性電鍍處理。多孔和凹穴的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)化蒸發(fā)和沸騰換熱有提高；可以在各種不銹鋼管表面得到持續(xù)的強(qiáng)親水性能，加速水膜鋪展并降低水膜厚度，進(jìn)而提高換熱效率。所述激光打磨處理的條件為：激光功率為2.5～3.5kw，激光束直徑為2～4mm，掃描速率為30～40cm/s，進(jìn)管速率為1.5m/min，潤(rùn)濕角為36°。該專利中應(yīng)用了激光打磨手段，其功率較高，不適合用于薄的金屬波紋板，且粗化后接觸角仍較高，遠(yuǎn)未達(dá)到超親水狀態(tài)。

專利201510254162.2公開了空調(diào)器用熱交換器及金屬鋁箔的加工方法，先用激光器在所述金屬箔的表面多次雕刻溝槽，直至所述溝槽的數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值；再用所述激光器對(duì)所述溝槽進(jìn)行多次加深雕刻，直至所述溝槽的深度達(dá)到預(yù)設(shè)的深度，實(shí)現(xiàn)了金屬箔的表面親水并提高了換熱率。但該專利存在需要多次雕刻溝槽和對(duì)溝槽進(jìn)行多次加深雕刻的不足，且未展示該結(jié)構(gòu)的親水效果。

超親水表面是指與水的接觸角不超過5°的表面，在自清潔、防霧、提高表面換熱效率等方面具有潛在用途。未經(jīng)表面處理的鈦合金（粗糙度為0.24-0.26mm）與水的接觸角高達(dá)62-76°，噴砂后的鈦合金（粗糙度為5.5-6.2mm）與水的接觸角為38-49°。目前未見公開的鈦合金板式換熱器波紋板的超親水處理技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種超親水鈦合金換熱板的激光制備方法，使得鈦合金波紋板與水的接觸角不大于5°。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種超親水鈦合金換熱板的激光制備方法，采用激光波長(zhǎng)為1.064mm的激光打標(biāo)機(jī)對(duì)板式換熱器用鈦合金波紋板進(jìn)行激光微加工，形成微米級(jí)的相互垂直的溝槽型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鈦合金波紋板與水的接觸角不大于5°；具體包括以下步驟：

步驟一：用酒精將鈦合金波紋板表面擦拭干凈，待用；

步驟二：設(shè)定單次加工范圍，加工模式為相互垂直的溝槽型結(jié)構(gòu)；

步驟三：設(shè)定激光中心線間距為0.02-0.1mm，激光移動(dòng)速度為100-3000mm/s，激光輸出功率為5-30w，頻率為20-80khz，并完成光斑對(duì)焦；

步驟四：完成參數(shù)設(shè)定后，啟動(dòng)程序，激光打標(biāo)機(jī)將自動(dòng)進(jìn)行鈦合金波紋板表面微加工，完成一個(gè)方向的加工后，再進(jìn)行與之垂直方向的激光微加工，形成微米級(jí)的相互垂直的溝槽型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

采用大型激光打標(biāo)機(jī)實(shí)現(xiàn)鈦合金波紋板的單次整體微加工處理；或是采用小型激光打標(biāo)機(jī)通過手動(dòng)調(diào)整或移動(dòng)xy方向工作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)鈦合金波紋板的多次局部微加工處理，通過同向拼接最終實(shí)現(xiàn)整體微加工處理。

所述步驟三中設(shè)定激光中心線間距為0.02mm，激光移動(dòng)速度100mm/s，激光輸出功率30w，頻率20khz。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的超親水鈦合金換熱板的激光制備方法，采用激光波長(zhǎng)為1.064mm的激光打標(biāo)機(jī)對(duì)板式換熱器用鈦合金波紋板進(jìn)行激光微加工，設(shè)定激光中心線間距為0.02-0.1mm，激光移動(dòng)速度為100-3000mm/s，激光輸出功率為5-30w，頻率為20-80khz，加工形成微米級(jí)的相互垂直的溝槽型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鈦合金波紋板與水的接觸角不大于5°；通過鈦合金換熱板表面的親水性設(shè)計(jì)，水滴與金屬板接觸后，立刻鋪展，接觸角不超過5°。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例三微加工區(qū)域顯微形貌圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

具體實(shí)施中，激光單次加工范圍根據(jù)所選取的鏡頭焦距的不同而不同，優(yōu)選設(shè)備能力上限。

實(shí)施例一

用酒精將鈦合金波紋板表面擦拭干凈，待用。設(shè)定單次加工范圍為10cm×10cm，加工模式為相互垂直的溝槽型結(jié)構(gòu)。設(shè)定激光中心線間距為0.02mm，激光移動(dòng)速度100mm/s，激光輸出功率10w，頻率20khz，并完成光斑對(duì)焦。

完成參數(shù)設(shè)定后，啟動(dòng)程序，激光打標(biāo)機(jī)將自動(dòng)進(jìn)行鈦合金波紋板表面微加工，完成一個(gè)方向的加工后，再進(jìn)行與之垂直方向的激光微加工。

手動(dòng)調(diào)整換熱板位置，繼續(xù)完成其它區(qū)域的微加工。

加工完成后，測(cè)得波紋板與水的接觸角為1.3°。

實(shí)施例二

用酒精將鈦合金波紋板表面擦拭干凈。設(shè)定單次加工范圍為10cm×10cm，加工模式為相互垂直的溝槽型結(jié)構(gòu)。設(shè)定激光中心線間距為0.02mm，激光移動(dòng)速度為3000mm/s，激光輸出功率為30w，頻率為20khz，并完成光斑對(duì)焦。