冷却管道和成形方法技术

一种形成冷却管道的方法包括将底料填充到工件的腔，沿工件的轴向长度滚轧成形至少一个螺旋槽以限定冷却部分，且从工件移除底料以提供冷却管道。底料可为凝聚体或颗粒材料，比如沙，其在滚轧成形槽期间填充腔以提供支撑力到工件。该冷却管道的冷却部分包括外部凹处和由槽限定的内部突出物，其每个相对于工件表面面积增加的传导表面面积。该底料从冷却管道移除且可以被回收用于在形成随后的冷却管道中使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷却管道和使用滚轧成形形成冷却管道的方法。
技术介绍
冷却管道可被包括在器具中，在该器具中在高温的流体被运输或流动穿过冷却管道，通过引导热量穿过冷却管道的壁远离流体以减少流体的温度到较低温度。例如，冷却管道可被使用在热交换器和/或发动机系统（其可包括车辆动力系统）中以循环流体（该流体可为气体或液体）且降低被流动的流体的温度。例如，冷却管道可被使用于再循环排气且减少燃机内的排气的温度且在这个配置中可被称为废气再循环（EGR）管道。冷却管道将热量传输远离流动穿过冷却管道的流体的能力，例如，冷却管道的冷却效率或热传输效率是一些因素的函数，这些因素包括管道在流体流动穿过冷却管道时使流体对流以及传导热量远离流体的能力。冷却管道使流体对流的能力可为冷却管道的流通能力或流率的函数，其可由管道腔体的横截面积限定且与其成比例。冷却管道将热量传导远离流体的能力可为将热量传导远离流动穿过管道的流体的管道的内表面面积的，管道壁的厚度和导热率，和辐射热量远离管道的冷却管道的外表面面积的函数。制作冷却管道的其他考虑是配置冷却管道的总尺寸和形状以使其安装在由系统限定的包装外壳内，冷却管道被合并入该系统，例如，提供绕冷却管道的外表面的间隙和/或空气循环。在诸如发动机系统的系统中，包装外壳可由发动机舱的尺寸限制，由发动机的配置和冷却管道所被连接的进出端口的定位限制，且由在冷却管道和邻近冷却管道的部件之间的所需间隙所限制。冷却管道在运行中可经受显著的温度波动，振动，高温和高压条件。因此，冷却管道必须被配置具有足够的耐热应力性，疲劳强度，抗裂强度和管道爆裂强度，以保持冷却管道在运行中随着时间的完整性并抵抗裂开，爆裂或其他密封损坏。冷却管道的重量也可为设计因素，例如，在车辆应用中，其中车辆系统的总重量，包括来源于冷却管道的重量，可影响燃油效率。参考图5A和5B，用于从胚料管道50A铣削冷却管道50C的传统的器具被示出。在本文中所用的术语胚料管道是指管道的长度可为标准尺寸或可为市场上可买到的，例如库存的，管道。胚料管道可为沿它的长度基本直的。图5A示出了胚料管道50A的横截面视图，其具有基本圆柱形壁52，该壁限定了中空部分58和纵向轴线60。该壁52包括外表面54和内表面56，该外表面54具有外半径B4，该内表面56具有内半径B5。该壁52在沿胚料管道50A的轴向长度铣削螺旋槽64以形成图5B中横截面视图中所示的冷却管道之前具有一致的厚度B1。该铣削螺旋槽64包括铣削表面62且以具有铣削深度B3。传输通过经铣削的冷却管道50C的流体（未示出）的冷却通过流动被加热流体穿过中空部分58使得热量通过流体的对流被传输并传导穿过壁52的厚度到外表面54而发生，其中被传递的热量从外表面54辐射到冷却管道50C周围的环境。通过在外表面54加工槽以形成铣削的螺旋槽64，冷却管道50C的外表面54的面积通过被铣削表面62而逐渐增加，从而增加可以用来从冷却管道50C辐射热量的表面面积（与胚料管道50A的外表面54相比），且相对于胚料管道50A增加了被铣削的冷却管道50C的热传导率。然而，在铣削部分，铣削螺旋槽64将总壁厚B1减少铣削深度B3到到壁厚B2，从而减少冷却管道50C的壁52相对于未被铣削的胚料管道50A的强度。作为壁52的最薄部分，有效壁厚度B2限定冷却管道50C的完整性和有效壁强度，包括例如冷却管道50C对于裂化，爆炸或热疲劳的抵抗力。经铣削表面62的表面特征还可影响冷却管道50C的有效强度。如果经铣削表面62的表面光洁度是粗糙，带划痕或带沟槽，例如研磨操作导致，应力集中点可产生，热疲劳裂纹可在冷却管道操作期间从应力集中点处萌生，其可减少经铣削冷却管道50C的抗热疲劳性和/或爆裂强度。因此，胚料管道50A必须具有初始壁厚度B1,该初始壁厚度B1足够厚以提供机加工裕度，以铣削槽64到足以提供冷却管道50C所需的冷却效率的深度B2，，同时在机加工后保持最小有效壁厚度，其中最小有效壁厚度必须为足够的厚度以补偿在铣削表面62上的残留的任何应力集中点。流体传输能力（例如流体被运输穿过冷却管道50C的流动速率）由中空部分58的横截面面积（其与内半径B5成比例）限定。当流动速率增加时流体的对流和热量传输效率增加。如上所述，系统包装限制可限制冷却管道50C的总尺寸和外半径B4的尺寸，以致内半径B5和冷却管道50C的流体运输能力可由在铣削槽64之后提供有效壁厚度B2所需的壁厚度B1约束。此外，壁52的较厚部分（例如那些具有厚度B1处）在传导热量方面比壁52的较薄部分（例如具有厚度B2的开槽部分）更没有效率。经铣削的冷却管道50C的缺点是要求将增加的壁厚度B3的较厚壁部分B1来提供机械加工裕度以铣削槽64。增加的壁厚度B3降低了通过壁52的热传递效率，引入了更大重量，且通过限制中空部分58的尺寸约束冷却管道50C的流体输送能力。该经铣削冷却管道50C另一缺点是铣削槽64产生废物和废料，且引入了由槽表面62的铣削表面抛光导致应力集中点的可能性。用于生产螺旋形波纹状金属管道的另一方法（未示出）包括首先在金属板的细长的条状物上形成纵向的波纹，其中波纹沿条状物的长度延伸。随后带波纹的条状物被盘旋成螺旋形旋转以便带波纹条状物的相对边缘会聚且可通过压接，咬接或焊接接合，以形成沿管道的带波纹的长度的接缝。这个方法的不利处在于多个形成步骤（涉及起波纹，盘旋和接合金属条）。此外，壁强度（包括爆裂强度，热疲劳强度和管道的抗应力裂纹性）可由接合带波纹条状物的相对边缘的接缝或压接的完整性限定，其易于受到在被接合带波纹边缘中的过程变化和尺寸变化导致的压接或焊接的不连续性影响，且其可影响管道完整性和密封性。
技术实现思路
提供了冷却管道和由工件滚轧成形冷却管道的方法，该工具包括限定中空部分的基本圆柱形壁。该工件可被配置包括壁，该壁具有绕工件的纵向轴线同心布置的圆柱形圆柱形外表面和内表面。冷却管道可被配置为用于发动机的废气再循环管道（EGR）。该方法包括将底料填充到由工件的内表面限定的中空部分，且使用滚轧工具（该滚轧工具被配置为施加滚轧力在壁的外表面上）滚轧成形沿壁轴向延伸的螺旋槽以形成冷却管道。该底料被配置为抵靠内表面施加于与滚轧力相反的支撑力。由此形成的该螺旋槽包括形成在壁的外表面中的螺旋形凹处和从壁的内表面径向延伸且进入底料的螺旋形突出物。螺旋形凹处以由在滚轧成形槽期间工件材料的变形导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由工件形成冷却管道的方法，该工件包括壁，所述壁具有圆柱形外表面和内表面，所述外表面和内表面绕工件的纵向轴线同心地布置，内表面限定中空部分，所述方法包括：将底料填充到中空部分；使用滚轧工具滚轧成形螺旋槽以形成冷却管道，其中所述螺旋槽沿壁轴向地延伸，所述滚轧工具被配置为在壁的外表面上施加滚轧力；其中：底料被配置为施加与滚轧力相对的支撑力；及所述螺旋槽限定：在壁的外表面中的螺旋形凹处；及从壁的内表面径向延伸且进入底料的螺旋形突出物。

【技术特征摘要】
2012.10.31 US 13/664,4851.一种由工件形成冷却管道的方法，该工件包括壁，所述壁具有圆柱
形外表面和内表面，所述外表面和内表面绕工件的纵向轴线同心地布置，内
表面限定中空部分，所述方法包括：
将底料填充到中空部分；
使用滚轧工具滚轧成形螺旋槽以形成冷却管道，其中所述螺旋槽沿壁轴
向地延伸，所述滚轧工具被配置为在壁的外表面上施加滚轧力；
其中：
底料被配置为施加与滚轧力相对的支撑力；及
所述螺旋槽限定：
在壁的外表面中的螺旋形凹处；及
从壁的内表面径向延伸且进入底料的螺旋形突出物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述支撑力足以阻止在滚轧成形期
间壁的坍塌。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
在滚轧成形工件以形成冷却管道之后,将底料从冷却管道移除；
其中底料包括颗粒材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中从壁的内表面延伸且进入底料的所
述螺旋形突出物执行以下之一：移位和压缩中空部分内邻近螺旋形突出物的
底料。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
通过以下一种将底料按部分从冷却管道移除：从冷却管道摆动底料的每
个部分、振动底料的每个部分和重力作用于底料的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：M马尼亚，S索拉布，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：