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电加热管制作工艺的设计


安徽财贸职业学院毕业设计

毕业设计报告书
设计题目:电加热管制作工艺的设计 系部 : 专业: 班级 : 电子信息系 新能源应用技术 能源 0901 班

指导老师:赵春柳 姓名 : 学号 : 成绩 : 朱全珍 G0931989

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电加热管制作工艺的设计

/>摘 要

电加热是将电能转化为热能的过程, 自从发现电源通过导线可以发生热效应 之后,世界上就有许多发明家从事于各种电热电器的研究与制造。 电加热管是管状电热元件。 由一根金属外管,一根置于其中的金属电阻丝之 间, 填入高密度具有良好导热性的绝缘材料制成。置于密闭或流动的空间用以加 热空气;浸入液体用以加热水和其他溶液;埋入固体能多用以加热金属。管状电 热元件具有结构简单,热效率高,强度好,安全可靠,轻便耐用等特点,已在民 用、航空、船舶、石油、化工等行业被广泛应用。 此次设计的电加热管制作工艺, 主要是让对电加热管知识一无所知的人通过 这份电加热管制作工艺,可以了解基本的电加热知识,能够进行简单的操作,会 处理一些紧急情况。 不需要对每一个操作人员进行手把手的指导,只需要对一些 注意事项进行讲解即可,从而大大降低对操作人员的培训,节省时间和费用。 关键词:电加热管;金属管;制作工艺

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目录 一、电加热管的简单介绍.............................................. 1 1.1 电加热管的发展历程........................................... 1 1.2 电加热管的组成............................................... 2 二、电加热管的工作原理.............................................. 3 2.1 氧化镁粉..................................................... 3 2.2 工作原理..................................................... 3 三、电加热管制作工艺及工艺要求...................................... 4 3.1 电加热管的制作工艺........................................... 4 3.2 电加热管工艺要求 ............................................ 5 3.2.1 绕线作业指导........................................... 5 3.2.2 开料作业指导........................................... 6 3.2.3 缩管作业指导 ........................................... 8 3.2.4 车管作业指导 ........................................... 9 3.2.5 挖粉作业指导 .......................................... 10 3.2.6 弯管作业指导 .......................................... 10 四、电加热管检验标准............................................... 12 4.1 过程检验标准................................................ 12 4.1.1 抽样及允收标准 ........................................ 12 4.1.2 质量要求 .............................................. 12 4.2 成品检验标准................................................ 13 4.2.1 常规检查 .............................................. 13 4.2.2 型式试验 .............................................. 13 4.3 出货检验标准................................................ 13 4.3.1 抽样及允许标准 ........................................ 13 4.3.2 质量要求和标准 ........................................ 13 五、总结........................................................... 15 致谢............................................................... 16 参考文献........................................................... 17

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一、电加热管的简单介绍
1.1 电加热管的发展历程
加热管是通过通电的形式来实现加热目的的,这种加热管操作简单,是应用 最为广泛的加热器。 电加热是将电能转换为热能的过程。 自从发现电源通过导线可以发生热效应 之后, 世界上就有许多发明家从事于各种电热电器的研究与制造。电热电器的发 展及普及应用也与其它行业一样,遵循着这样一个规律:从先进的国家逐步推广 到世界各国;从城市逐步发展到农村;由集体使用发展到家庭、再到个人;产品 由低档发展到高档。 二十年代以后在新的应用发展方面没有上一时期多, 但是在这阶段内各种电 热电器都曾重新设订、不断改良,成为加热管发展史上的提高阶段。在家用电热 电器方面,各种器具都设计得更为美观、耐用和坚固,而且大部分都有自动温度 和时间控制,避免了运用不得法、温度不适合发生灾害的可能性。像电灶,烤面 包器、烙饼器等都有自动控制。同时制造用料也加以改良,如采用质量良好的 A 级镍铬丝,用氧化镁或氧化锆作绝缘体等。在工业方面,也和家用加热管一样, 使用了自动控制装置及改用良好的材料,如熔腊锅、熔铅炉、各种大型烘炉、热 处理炉等都得到普遍的提高和应用。 到四十年代以后,由于美国科学技术进步、电费便宜、发了战财、收入相对 较高等原因,促成加热管进入普及阶段,1940 年电熨斗在美国家庭普及率得到 了极大的提高。解放前我国由于受到帝国主义侵略和反动派的统治,加热管工业 一直处于非常落后的状态。解放后才得到不断发展,特别是近年来在产品品种、 数量和应用普及率上进入一个突飞猛进的阶段。 图 1-1 中所示热水器管和图 1-2 中所以豆浆机管是常见的电加热管。

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图 1-1 热水器管

图 1-2 豆浆机管

1.2 电加热管的组成
电加热管是由外套管、 电热丝、 引出棒、 氧化镁粉及封口材料五大部分组成。 外套管的主要作用是保护、成型,对外套管材质的要求是耐热、导热;引出棒的 作用是导电、固定、连接;镁粉的作用是绝缘、传热;电热丝在使用时要绕成圈, 其目的是增大电阻值、增强耐用性、提高发热效率和发热速度;封口材料主要是 防止管口氧化镁吸潮、吸废气、废酸。电加热管的简单组成由图 1-3 所示。

图 1-3 电加热管的组成

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二、电加热管的工作原理
2.1 氧化镁粉
氧化镁粉作为电加热管主要材料之一,对电加热管性能好坏影响非常大。电 工级氧化镁粉的定义: 是指电熔结晶氧化镁块经破碎并对不同颗粒尺寸或数目按 一定比例配合,直接或改性后用于管状电热元件中作为在高温下导热的绝缘物 质。按制作方法与主要用途可分为四类:普通型、低温防潮型、中温防潮性、高 温型, 最常使用的是低温防潮型镁粉和高温型镁粉(以下简称低温镁粉和高温镁 粉) 。 低温镁粉和高温镁粉的主要区别是:低温镁粉防潮但不耐高温,高温镁粉耐 高温性能良好但不防潮, 所以在制作过程中要根据所制作的加热管特性选择镁粉 的类型,以达到工艺要求和降低生产成本。 氧化镁粉在工作温度时, 要具有较高的导热性能能迅速地把热量传递到管表 面上去,使电阻丝与管壁温度更接近;同时要具有较好的绝缘性能,保障安全; 氧化镁粉无论在常温或高温的情况下对发热丝材料和管材均无腐蚀现象。

2.2 工作原理
在耐高温不锈钢无缝管内均匀地分布高温电阻丝,在空隙部分致密地 填入导热性能和绝缘性能均良好的结晶氧化镁粉,这种结构不但先进,热 效率高,而且发热均匀,当高温电阻丝中有电流通过时,产生的热通过结 晶氧化镁粉向金属管表面扩散,再传递到被加热件或空气中去,达到加热 的目的。

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三、电加热管制作工艺及工艺要求
3.1 电加热管的制作工艺
电加热管的制作工艺有四步:充填→压缩→成型→加工,一根加热管 一旦经过压缩这道工序后就不可恢复。 影响制作工艺的三大因素是:使用环境、使用温度、使用目的。 简单的电加热管制作工艺如图 3-1 所示。

图 3-1 电加热管制作工艺流程图

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3.2 电加热管工艺要求
3.2.1 绕线作业指导
1.按工艺要求选择正确规格和材质的电阻线,按设备操作规程进行绕线操 作。 2.首次先绕几条试串线测电阻, 调整各绕线参数至串线电阻在工艺要求范围 内,确定绕线长度。不同线圈的参数不同。换线要重新定参数。 3.将绕好的线洗干净, 用物料盘装好放入烘箱内烘干。用不同线圈绕出的线 若长度不同,要分开放置。 4.烘干后将电阻丝从烘箱取出,吹凉后用橡皮筋扎好,标明规格,置于干燥 处。 绕线作业示范如图 3-2 所示,绕线机如图 3-3 所示。

图 3-2 绕线作业示范

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图 3-3 绕线机

3.2.2 开料作业指导
1.按开料长度调整限位挡板位置, 调整刀具高度和进刀深度在适合切管的位 置。 2.选择对应产品的正确规格型号的长管从进料孔中穿过管夹至顶到限位挡 板,右手扶住管端,左手推动进刀手柄将管切断(管口无毛刺和挤压变型等导致 无法放入胶粒的缺陷)。 3.首次先试切几根, 根据实际管长微调限位挡板。尺寸符合要求后方能批量 作业(开料长度公差范围±0.5mm)。 4.将切好的管整齐排放在周转车上,做好物料标识。 开料作业如图 3-4 所示,开料机如图 3-5 所示。

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图 3-4 开料作业示范

图 3-5 开料机

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3.2.3 缩管作业指导
1.将填完粉的管擦干净放到送料机内,管的一端抵住进料箱侧壁。 2.启动缩管机和送料机进行缩管。 3.首次先缩几根,检察缩管后管的长度,电阻,直线度,缩管管径。符合工 艺要求后方可批量作业。 4.全部检测完成后作好标识。 缩管作业示范如图 3-6 所示,缩管机如图 3-7 所示。

图 3-6 缩管作业示范

图 3-7 缩管机

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3.2.4 车管作业指导
1.按来料车管长度调好活动板架的位置,按来料管径调好两车刀的位置,拧 紧所有固定螺丝。试车几根,长度和管口符合要求后才可批量作业,否则继续调 试。 2.完成调试后,将待车管放入送料装置内,按车管机操作要求进行操作。 3.将车好长度的管两端的胶粒和胶片脱掉,整齐的摆放在周转车上。 4.车完一种管后,清理残余物料,报废品集中存放。 车管作业示范如图 3-8 所示,车管机如图 3-9 所示。

图 3-8 车管作业示范

图 3-9 车管机
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3.2.5 挖粉作业指导
1.选择相符挖粉刀,按挖粉机操作规程及技术要求,装好挖粉刀。 2.核实来料后进行挖粉,首次先做几支,请质检员首检,合格后继续(中、 低温粉管挖粉深度 2~5mm;高温粉管挖粉深度 6~8mm) 3.管口、引棒无刮伤;管内壁无氧化镁粉附着;管口无涨大。 挖粉作业示范如图 3-10 所示,挖粉机如图 3-11 所示。

图 3-10 挖粉作业示范

图 3-11 挖粉机

3.2.6 弯管作业指导
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1.按产品形状,确定弯管步骤。选择相应模具,按工艺人员给定参数进行调 模。 2.所有成型 R 位要进行压模处理(成型压模过程中不能有伤痕) 弯管作业示范如图 3-2-11(a)(b)(c)所示。

图 3-12(a)压膜

图 3-12(b)手动弯管

图 3-12(c)手动弯管 图 3-12 弯管作业示范

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四、电加热管检验标准
4.1 过程检验标准
4.1.1 抽样及允收标准
1.按照《检验抽样计划》抽样。 2.在制程巡查中,不能准确确定被检验群体数量,采取以每次 10 件作 为样本。 3.允收标准(AQL)为 0%。

4.1.2 质量要求
1.绕线:发热丝的直径和合成成分符合规定要求;绕针符合规定要求; 绕线电阻符合试流确认之电阻要求;绕圈平直,节距均匀,清洗干净。 2.串线:引棒的规格、胶粒的装配位置、串线电阻符合规定要求;引 棒、胶粒和线圈无损伤、变形;串线位长度保证 6~8mm,不可过短/过长。 3.焊线:线圈与引出棒点焊牢固;线圈的焊点有焊接熔池,无假焊或 焊穿;线圈点焊后,焊点处无凸起,端部无线头。 4.切管:管材的直径、壁厚、合成成分及切管长度符合规定要求;管 口无严重披锋、变形,管身无划伤、夹伤。 5.入粉:引棒偏心不超过 1.0mm;入粉后管口无漏粉现象;导流管无磨 损,挂钩无披锋;入粉后发热丝无拉疏、拉断现象。 6.压延(缩管):压延后电阻、管体长度符合规定要求;管体表面光 滑,无杂物嵌入、无弯头现象。 7.车管:车管长度、切引棒长度、引出棒倒角、挖粉深度符合规定要 求;管体无划伤、夹伤、引出棒无刮伤;挖粉后保持管身干净,无较粉末 粘附。 8.高温退火/排潮:退火/排潮温度,各炉控参数符合规定要求;出炉 后管表面颜色均匀一致,无花斑;高温排潮管出炉后,表面无氧化变黑现 象。

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9.钎焊或氩焊/喷砂:焊接位不能有气孔夹渣,表面不能有堆焊起瘤; 喷砂面色泽一致,表面清洁。 10.成形:管身无刮伤、碰伤、严重变形,弯曲处无褶皱、开裂现象; 主要装配尺寸符合产品图纸要求。

4.2 成品检验标准
4.2.1 常规检查
1.额定功率 2.绝缘电阻 3.外观:发热管标识清晰;不得有影响外观的锈迹、污迹、变形、变 色,管身颜色均匀,并不得有显著的机械伤痕、弯曲处不得有严重皱纹或 局部膨胀、凹凸现象。 4.结构:零配件检查 5.尺寸:管形符合图纸,确保装配。 6.气压试验:承受额定压力历时 30 秒钟气压试验无泄漏。

4.2.2 型式试验
1.过载能力:工作环境下以 1.27 倍额定功率电压通电 30 分钟,停电 5 分钟,反复 30 次后循环过载试验后而不发生损坏,电气性能符合要求。 2.泄漏电流:工作环境下以 1.17 倍额定电压通电 5 分钟,泄漏电流≦ 0.5mA。 3.干烧试验:额定电压干烧 8 小时,自然冷却后电气性能符合要求。 4.浸水急冷试验:额定功率干烧 5 分钟,浸水急冷,30 个循环后,耐 压大于 1500VAC/3S,绝缘大于 200MΩ 。

4.3 出货检验标准
4.3.1 抽样及允许标准
1.按照《检验抽样计划》进行抽样。 2.允收标准 Ac 为 0.

4.3.2 质量要求和标准

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1.外包装箱应有耐久明显的标志。 2.产品标识清晰、无误。 3.产品外观符合《终检线外观检验标准》 4.尺寸及形位公差符合产品图纸要求

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五、总结
历时近一个月的毕业设计工作终于告一段落,在此期间我的收获很多。不仅 独立完成了电加热管工艺设计的全部过程,而且让我对所学、所用知识加深了理 解。 在做毕业设计之前,我无从下手,根本就不知道毕业设计要怎么做。此时, 周琳老师给了我很大的帮助, 经过周琳耐心的讲解, 让我的思路一下清晰明了了。 首先,按照老师的建议,完成提纲的设计,这样能够使自己的整体思路清楚;其 次,深入了解电加热管的制作工艺和检验标准,在同事们的帮助下,逐渐掌握了 电加热管制作工艺和检验标准;最后,赵春柳老师在格式上对我的辅导,才使得 我很好的完成这份毕业设计。 在整个的过程中,我遇到了很多麻烦。例如,对原理、工艺的不理解,指标 不明确等等,在老师和很多同事的悉心帮助、自己的不懈努力下,才有了这份毕 业设计报告。 当然这份报告还有很多不完善之处,因为接触电加热管这块知识时 间较短,无法做到面面俱到和深入研究,对技术性较强的东西研究还不透彻,我 会在以后的学习和工作过程中努力进行更深入的研究,丰富自己的知识,解开自 己的疑惑。 这次的毕业设计, 不仅让我把所学知识运用到实际,理论联系实际不再是空 谈;也让我学到了很多书本以外的东西,培养了自主学习能力和分析、解决问题 的能力,更加熟悉了完成设计的步骤,也培养了我搜索信息的能力。总之,这次 的毕业设计让我受益匪浅。

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致谢
经过近一个月的努力, 毕业设计的工作终于告一段落,紧张的心情也暂时放 松了下来。当然这其中不止我一个人的功劳,作为一名专科生,我查阅资料的能 力和专业知识的深度比不上本科生、研究生,在设计中难免有许多不足之处。在 此我要对许多人表示衷心的感谢,没有他们的帮助,我不可能完成一篇研究方向 明确、内容完整、格式正确的毕业论文。 首先要感谢的是我的指导老师周琳老师和赵春柳老师, 周琳老师和赵春柳老 师教学任务繁重,在百忙之中还要抽出时间为我们做毕业设计指导、督促我们, 真是劳苦功高, 从最初的选题到后来的两次指导经历,再到最后的论文内容的调 整和格式的修订,周老师和赵老师都悉心教导,反复指点、督促,为我指出不足 之处,细致入微。老师你们辛苦了,谢谢你们! 再者要感谢的是我们公司的研发部的同事, 他们平时忙于公司的新产品的研 发,很难有空闲时间。即便如此,他们还是抽出时间帮助我选题目、拟定提纲, 提供参考资料,审阅并提出修改建议,遇到不懂的专业知识,一遍一遍地讲解直 到我领会、吸收。没有他们的耐心指导,我不可能完成这篇研究方向明确、内容 完整的毕业论文。 最后要感谢的是我的辅导员孙成正老师,还有我的专业课老师——姚成老 师、 张世平老师和石莹老师以及其他所有教过我的老师们,是你们耐心地教授我 新能源专业相关知识,更教给了我学习方法,让我在今后的人生中路更好走。 毕业设计是我大学生活的一个句号, 因为有了你们我才得以把这句号圆满地 花在三年大学生活的版图上,同时,在实践过程中我也学到了许多专业知识,提 高了分析问题、解决问题的能力,这对我以后的学习和工作都是大有裨益的,谢 谢!

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参考文献
[1]电加热管作业指导书 [2]苏丽萍编著 电子技术基础(第二版) 西安电子科技大学出版社 [3]李春雷 管莉编著 电子测量与电子产品检验 电子工业出版社 2007 [4]电加热管国家标准

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