一种液冷电极板及其制造方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种液冷电极板及其制造方法。

背景技术

真空等离子清洗机由许多部分组成，包括设备外壳、腔体结构、电路结构、电极结构等，其中电极结构在设计的时候，需要充分考虑到各方面的因素，如处理材料的形状大小、产品特性、放置形式等。本文所述的液冷电极板一种常见的电极结构，层与层之间的金属电极面积相等，使得等离子放电的效果较为均匀，而电极中间可以放置托架把需要处理的产品放置上去，其中层间距可以调整，电极内部有流道，可以通过循环的冷却液。

现有的电极板多采用整板加工出流道然后再焊接盖板的方式制造，这种方式制造的电极板需要用2个完整的板材焊接加工出来，去除的材料较多，材料利用率低，成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种液冷电极板，该电极板可使得冷却液在电极板内部的流道中循环流动，达到给产品降温的目的。

本发明还提供了一种液冷电极板的制造方法，该方法提高了材料利用率及产品合格率。本发明通过以下技术方案实现：

一种液冷电极板，包括相互连通的多根纵向铝管，所述多根纵向铝管间隔设置，所述液冷电极板还包括与所述多根纵向铝管两端连接的一对端板、堵条组件以及堵块；

所述一对端板包括上端板和下端板，所述上端板的一侧与所述铝管的一端连接，所述下端板的一侧与所述铝管的另一端连接；

所述堵条组件包括第一堵条和第二堵条，所述第一堵条的一侧与所述上端板的另一侧连接、另一侧与所述堵块连接，所述第二堵条与所述下端板的另一侧连接。

进一步地，所述上端板的下表面设置有多个第一配合接头、上表面开设有多个配接槽口，所述第一配合接头与所述铝管的一端配接，所述配接槽口与所述第一堵条配接。

进一步地，所述下端板的顶面设置有多个第二配合接头，所述下端板的底面开设有多个第五槽口，所述第二配合接头与所述铝管的另一端配接，所述第五槽口与所述第二堵条配接。

进一步地，所述第一堵条的下端面设置有多个配接凸台，所述第二堵条上设置有多个第六凸台，所述配接凸台与所述配接槽口的配接，所述第六凸台与所述第五槽口配接。

进一步地，所述第一堵条的上端面还设置有大凸台，所述大凸台上设置有止水台阶，所述止水台阶与所述堵块配接。

进一步地，所述堵块上开设有止水槽，所述止水槽的与所述止水台阶配接。

一种液冷电极板的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤S1：备料，根据电极板尺寸通过挤压型材工艺准备铝合金型材，所述铝合金型材包括中空的和实心；

步骤S2：铝管的制作，将步骤S1的铝合金中空型材通过CNC切削加工工艺加工成铝管；

步骤S3：一对端板的制作及装配，将步骤S1的铝合金实心型材加工成与所述步骤S2铝管两端装配的上端板和下端板得到部分电极板；

步骤S4：堵条组件的制作及装配，将步骤S1的铝合金实心型材加工成第一堵条和第二堵条，再将所述第一堵条与步骤S3的上端板进行装配，然后将所述第二堵条与所述步骤S3的下端板进行装配得到带有堵条组件的部分电极板；

步骤S5：堵块的制作及装配，将步骤S1的铝合金实心型材加工成堵块，并将所述堵块与所述步骤4带有堵条组件的部分电极板进行装配，得到液冷电极板。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31：上端板和下端板的制作，将步骤S1的铝合金实心型材加工成粗制上端板和下端板；再对所述粗制上端板加工多个第一配合接头，所述粗制下端板加工多个第二配合接头；

S32：装配焊接，将所述步骤S31的上端板的第一配合接头与所述步骤S2铝管的一端进行装配，所述下端板的第二配合接头与所述铝管的另一端进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺焊接，得到部分电极板；

S33：CNC加工配接槽口，使用CNC在所述步骤S32部分电极板中上端板还加工多个配接槽口，所述下端板还加工多个第五槽口，得到部分半成品电极板。

进一步地，所述步骤S4具体包括：

S41：第一堵条和第二堵条的制作，将步骤S1的铝合金实心型材加工成粗制的第一堵条和第二堵条，并在所述粗制第一堵条上加工出多个配接凸台，并在所述配接凸台上开设第一进水孔和第一出水孔，然后在所述粗制第二堵条上加工出第六凸台；

S：装配焊接，将所述步骤S41的第一堵条的多个配接凸台与所述上端板的多个配接槽口进行装配，所述第二堵条的第六凸台与所述下端板的第五槽口进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺进行焊接，得到半成品电极板；

S：加工大凸台和止水台阶，在所述步骤S42半成品电极板中的第一堵条上还加工大凸台，然后在所述大凸台上加工止水台阶，得到带有堵条组件的部分电极板；

进一步地，所述步骤S5具体包括：

S51：堵块的制作，将步骤S1的铝合金实心型材实心加工成粗制堵块，再对所述粗制堵块上加工出止水槽；

S52：装配焊接，将步骤S51中所述堵块的止水槽与所述步骤S43的止水台阶进行装配，得到粗制液冷电极板。

进一步地，所述液冷电极板的制造方法还包括如下步骤：步骤S6：CNC精加工，将步骤S得到的液冷电极板用CNC加工设备进行精加工，得到精加工的液冷电极板。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1、本发明液冷电极板由端板2件，堵条1，堵条2，堵条3以及若干铝型材，通过焊接+机加工的方式制造而成，所制造的电极板去除的材料少，材料利用率高，成本低，且该种方法的焊缝短且焊缝相互之间比较分散，焊接效率高。

2、本发明采用多个流道分开制造，降低了操作难度，提高材料利用率。

3、本发明在第一堵条中间设置有大凸台，大凸台上设置止水台阶可起到隔断进出水的作用，防止冷却液直接流向出水口。

4、本发明堵块上设置止水槽与止水台阶紧密贴合，防止串水，阻止冷却水回流，堵块上设置进水槽、出水槽可以形成过水通道。

附图说明

图1为本发明一实施例的液冷电极板的制备流程图；

图2为图1中步骤S3的制备流程；

图3为图1中步骤S4的制备流程；

图4为图1中步骤S5的制备流程图；

图5为本发明一实施例液冷电极板的结构示意图；

图6为图5中A-A的局部剖视图；

图7为图6中B的放大图；

图8为图6中C的放大图；

图9为图6中D的放大图；

图10为图5的爆炸图；

1、铝管；10、第一槽口；11、第一装配台阶；12、第二槽口；13、第二装配台阶；14、冷却流道；15、液体流向；2、一对端板；20、上端板；200、第一配合接头；201、第一凹槽；202、第一凸台；203、下表面；204、上表面；205、第三槽口；206、第四槽口；207、第六槽口；208、配接槽口；21、下端板；210、第二配合接头；211、第二凹槽；212、第二凸台；213、顶面；214、底面；215、第五槽口；3、堵条组件；30、第一堵条；300、第三凸台；300a、配接凸台；301、第四凸台；301a、第二端面；302、下端面；303、第五凸台；304、第一进水孔；305、第一出水孔；306、上端面；307、大凸台；307a、第二进水孔；307b、第二出水孔；308、止水台阶；309、表面；31、第二堵条；310、第六凸台；311、上侧面；32、第一焊缝；33、第二焊缝；34、第三焊缝；35、第四焊缝；36、第五焊缝；37、第六焊缝；38、第七焊缝；4、堵块；4a、第三底面；40、进水口；41、进水凹槽；41a、第一底面；42、出水口；43、出水凹槽；43a、第二底面；44、止水槽；45、左端；46、右端；5、第一通道；6、第二通道；7、第三通道；8、第四通道；9、进水通道；9a、出水通道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，以使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术内容。应理解，以下实施例用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的制备方法参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

如图5所示，本发明一实施例的一种液冷电极板，包括一对端板1、相互连通的多根纵向铝管1、堵条组件3、堵块4，多根纵向铝管1间隔设置，铝管1设置在一对端板2之间且端板2与铝管1固定连接，端板1还与堵条组件3连接，堵块4与堵条组件3，实现冷却液在电极板内部的流道中循环流动，达到给产品降温的目的。

参考图9所示，铝管1上开设有第一槽口10、第二槽口12、形成第一槽口10的第一装配台阶11以及形成第二槽口12的第二装配台阶13，第一装配台阶11和第二装配台阶13均与端板2配接，铝管1内还设置有冷却流道14，第一槽口10和第二槽口12同时与冷却流道14连通，实现冷却液在电极板内部的流道中流动，达到给产品降温的目的。本发明铝管1可以使用2件以上的任意数量，常用10～20件。

一对端板2包括上端板20和下端板21，上端板20的一侧与铝管1的一端连接，下端板21的一侧与铝管1的另一端连接。进一步地，上端板20的下表面203设置有多个第一配合接头200，上端板20的上表面204开设有多个配接槽口208，第一配合接头200与铝管1的一端配接，配接槽口208与第一堵条30配接。

进一步地，第一配合接头200设置有第一凹槽201和第一凸台202，多个配接槽口208包括第三槽口205、第四槽口206和多个第六槽口207，第一装配台阶11与第一凹槽201配接，且第一凸台202与第一装配台阶11的外侧壁110抵接，第一槽口10、第三槽口205、第四槽口206和第六槽口207均与第一凹槽201连通，使得冷却液顺利流入冷却流道14中，实现产品降温。

下端板21的顶面213设置有多个第二配合接头210，下端板21的底面214开设有多个第五槽口215，第二配合接头210与铝管1的另一端配接，第五槽口215与第二堵条31配接。进一步地，第二配合接头210设置有第二凹槽211和第二凸台212，第二装配台阶13与第二凹槽211配接，且第二凸台212与第二装配台阶13的外侧130抵接，第五槽口215和第二凹槽211均与第二槽口11连通，使得液体依次通过第三槽口205、第一槽口10、第二槽口11、第四槽口206和第六槽口207连成一个完整的来回波折的流道，保证冷却液在电极板内部的流道中流动，达到给产品降温。

堵条组件3包括第一堵条30和第二堵条31，第一堵条30的一侧与上端板20的另一侧连接、另一侧与堵块4连接，第二堵条31与下端板21的另一侧连接。

第一堵条30的下端面302设置有多个配接凸台300a，第二堵条31上设置有多个第六凸台310，配接凸台300a与配接槽口208配接。第一堵条30的上端面306还设置有大凸台307，大凸台307上设置有止水台阶308，止水台阶308与堵块4配接。

进一步参考图6、7和8所示，多个配接凸台300a设置有第三凸台300、第四凸台301和多个第五凸台303，多个第五凸台303间隔设置且设置在第三凸台300和第四凸台301之间，第三凸台300与第三槽口205配接后，第四凸台301与第四槽口206配接，第五凸台303与第六槽口207配接，第三凸台300上开设有第一进水孔304，第四凸台301开设有第一出水孔305。

第二堵条31上设置有多个第六凸台310，第六凸台310与第五槽口215配接，以实现第二堵条31与下端板21固定。

进一步地参考图10所示，第三凸台300与第三槽口205配接后，第三凸台300与第一凹槽201端面之间会留有间隙，该间隙形成第一通道5，第四凸台301与第四槽口206配接后，第四凸台301与第一凹槽201端面之间会留有间隙，该间隙形成第二通道6，第五凸台303与第六槽口207配接后，第五凸台303与第一凹槽201端面之间会留有间隙，该间隙形成第三通道7，第六凸台310与第五槽口215配接后，第六凸台310与第二凹槽211端面之间留有间隙，该间隙形成第四通道8，联通两根铝管1的冷却流道14，实现产品降温。

进一步地，本发明间隙距离均在2-20mm。

进一步地，大凸台307一端开设有第二进水孔307a、另一端开设有第二出水孔307b，第一进水孔304、第二进水孔306、第三槽口205依次连通，第一出水孔305、第二出水孔307b、第四槽口206依次连通，大凸台307上还设置有止水台阶308，防止冷却液直接从第二进水孔307a进入不经过冷却流道14直接流向第二出水孔307b。

堵块4上开设有进水口40、进水凹槽41、出水口42和出水凹槽43，进水口40、进水凹槽41、第二进水孔306、第一进水孔304和第三槽口205依次连通，出水口42、出水凹槽43、第二出水孔307、第一出水孔305和第四槽口206依次连通。堵块4上还开设有止水槽44，止水槽44与止水台阶308配接，阻止冷却水回流。

进一步地参考图10所示，堵块4与大凸台307配接后，堵块4中的进水凹槽41的第一底面41a与大凸台307的表面307a会留有缝隙，该缝隙会形成进水流道9，出水凹槽43的第二底面43a与大凸台307的表面307a会留有缝隙，该缝隙会形成出水流道9a。进水口40连接外部冷却设备(图中未示)，出水口42连接外部储液桶(图中未示)。

本发明还提供上述液冷电极板的制造方法，包括：

步骤S1：备料，根据电极板尺寸通过挤压型材工艺准备铝合金型材，铝合金型材通常有中空和实心的两种；

步骤S2：铝管1的制作，将步骤S1的铝合金中空型材CNC切削加工工艺加工成粗制的铝管1，再对粗制铝管1的两端进行CNC加工，使粗制铝管1的一端设置有第一槽口10和第一装配台阶11、另一端设置有第二槽口12和第二装配台阶13，得到精制铝管1；

步骤S3：一对端板2的制作及装配，

S31：上端板20和下端板21的制作，将步骤S1的铝合金实心型材加工成与步骤S2铝管1两端装配的粗制上端板20和下端板21，并在粗制上端板20的下表面203上加工多个第一配合接头200，粗制下端板21的顶面213上加工多个第二配合接头210，然后在每一个第一配合接头200上开设一个第一凹槽201和一个第一凸台202，每一个第二配合接头210上开设一个第二凹槽211和一个第二凸台212；

S32：装配焊接，将步骤S31上端板20与步骤S2铝管1的一端进行装配，下端板21与铝管1的另一端进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺焊接，得到部分电极板；

进一步地，步骤S32具体包括：将步骤S31上端板20的第一凹槽201和第一凸台202同时与步骤S2相应铝管1上的第一槽口10和第一装配台阶11进行装配，再将下端板21的第二凹槽211和第二凸台212同时与步骤S2相应铝管1上的第二槽口12和第二装配台阶13进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺焊接，得到部分电极板。

进一步地步骤S32搅拌摩擦焊具体包括：上端板20的第一凹槽201与铝管1上的装配台阶11的连接处形成第三焊缝34，下端板21的第二凹槽211与铝管1上的第二装配台阶13的连接处形成第四焊缝35，使用搅拌摩擦焊工艺沿第三焊缝34和第四焊缝35进行焊接，焊接深度可以为单面一次性焊透，或者为正反面两面焊接，焊接深度为板厚的一半。

S33：CNC加工配接槽口208，使用CNC在步骤S32部分电极板中上端板20还加工多个配接槽口208，多个配接槽口208内包含第三槽口205、第四槽口206和多个第六槽口207，下端板21还加工多个第五槽口215，得到部分半成品电极板。

步骤S4：堵条组件3的制作及装配，

S41：第一堵条30和第二堵条31的制作，将步骤S1的铝合金实心型材加工成粗制的第一堵条30和第二堵条31，在粗制第一堵条30上加工出多个配接凸台300a，多个配接凸台300a包含第三凸台300、第四凸台301和多个第五凸台303，并在第三凸台300上开设第一进水孔304，第四凸台301上开设第一出水孔305，然后在粗制第二堵条31的上侧面311上加工多个第六凸台310；

S42：装配焊接，将步骤S41的第一堵条30与步骤S33上端板20进行装配，第二堵条31与下端板21进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺进行焊接，得到半成品电极板；

进一步地，步骤S42具体包括：将步骤S41第一堵条30上的第三凸台300、第四凸台301和多个第五凸台303同时与步骤S33相应上端板20的第三槽口205、第四槽口206和多个第六槽口207进行装配，再将第二堵条31上的多个第六凸台310同时与步骤S33相应下端板21上的多个第五槽口215进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺进行焊接，得到半成品电极板。

进一步地，步骤S42搅拌摩擦焊具体包括：第一堵条30的下端面302与上端板20的上表面204的连接处形成第一焊缝32，第二堵条31的上侧面311与下端板21的底面214的连接处形成第二焊缝33，使用搅拌摩擦焊工艺沿着第一焊缝32、第二焊缝33焊接，焊接深度可以为单面一次性焊透，或者为正反面两面焊接，焊接深度为板厚的一半。

S43：加工大凸台307和止水台阶308，在步骤S42半成品电极板基础上，将第一堵条30的上端面306上加工一个大凸台307，然后在大凸台307的中心位置加工一个止水台阶308并在大凸台307两端分别开设第二进水孔307a和第二出水孔307b，且第一进水孔304和第二进水孔307a连通，第一出水孔305和第二出水孔307b连通，得到带有堵条组件3的部分电极板；

步骤S5：堵块4的制作及装配，

S51：堵块4的制作，先将步骤S1的铝合金实心型材加工成粗制堵块4，再对粗制堵块4上开设进水口40、进水凹槽41、出水口42、出水凹槽43和止水槽44；

S52：装配焊接，将堵块4与步骤S43的带有堵条组件3的部分电极板进行装配，并使用搅拌摩擦焊工艺焊接，得到粗制液冷电极板；

进一步地，步骤S52具体包括：将堵块4与步骤S43的带有堵条组件3的部分电极板进行装配，使得步骤S51的止水槽44与步骤S43的止水台阶308紧密结合，堵块4的第三底面4a与第一堵条30的上端面306抵接，步骤S51的进水凹槽41的第一底面41a与步骤S43的大凸台307的表面307a存有缝隙，该缝隙会形成进水流道9，步骤S51的出水凹槽43的第二底面43a与步骤S43的大凸台307的表面309存有缝隙，该缝隙会形成出水流道9a，并且步骤S51的进水口40、进水凹槽41、第二进水孔306、第一进水孔304和第三槽口205依次连通，出水口42、出水凹槽43、第二出水孔307、第一出水孔305和第四槽口206依次连通，最后使用搅拌摩擦焊工艺焊接，得到粗制液冷电极板。

进一步地，步骤S52的搅拌摩擦焊具体包括：堵块4第三底面4a的最左端45与第一堵条30上端面306一端的连接处形成第五焊缝36，堵块4第三底面4a的最右端46与第一堵条30上端面306另一端的连接处形成第六焊缝37，堵块4第三底面4a除最左端45和最右端46外，剩余部分与第一堵条30的连接处形成第七焊缝38，使用搅拌摩擦焊工艺沿第五焊缝36、第六焊缝37和第七焊缝38焊接。第五焊缝36和第六焊缝37为正反面焊接，焊接深度为第一堵条30厚度的一半，第七焊缝38的焊接深度和堵块4的壁厚一致。

步骤S6：CNC精加工，将步骤S5得到的粗制液冷电极板用CNC加工设备进行精加工，以去除多余的材料，得到液冷电极板。

对比实施例1

传统制备液冷电极板的制备方法如下：

步骤S1：首先，用一整块铝管，在一个面加工一个凹槽，作为流道，在流道边缘外侧有一层3-5mm宽，深度4mm的台阶，得到基础板，台阶用于支撑盖板；

步骤S2：用一块较薄的铝管，根据基础板的台阶的形状，加工一个仿形并且厚度和台阶的深度一样的盖板；

步骤S3：将基础板和盖板清洗之后，将盖板装入基础板的沉台台阶上，使用搅拌摩擦焊工艺将盖板和基础板沿着装配间隙一整圈焊接；

步骤S4：焊接完成会有比较大的变形量，需要使用矫形设备将焊接后的产品的平面度矫形至一定范围内，一般需要到1mm以内；

步骤S5：通过CNC加工设备加工掉多余的材料至成品状态。

对比可知，传统制备液冷电极板的制造方法需要用2个完整的板材焊接加工出来，再CNC加工，去除的材料较多，材料利用率低，成本高。

然而，本发明液冷电极板由端板2件，堵条2件，堵块1件以及若干铝管型材组成，通过使用搅拌摩擦焊焊工艺焊接，解决传统氩弧焊焊接有气泡，容易开裂，良品率不够高的问题；其次本发明采用端板、堵条、堵块以及铝管之间拼装焊接制得液冷电极板，去除的材料少，提高了材料利用率，且该种方法的焊缝短且比较分散，提高焊接效率，减轻变形量。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。