Способ изготовления теплообменника из алюминия и его сплавов

Способ изготовления теплообменника из алюминия и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

,»ц 542579

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сок»з Советских

Социалистических

Республик

»». (I (61) Дополнительное i; anT. (51) М. Кл."- В 21D 53/02

1 28F 21/08 (22) Заявлено 03.07.75 (21) 2151027/06 с присосд»шенисм з lявкll ЛЪ (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень г о 2

Государственный комитет

Совета Министров СССР

3 ДК 021 505 94 .002.2 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 28.02.77 (72) Авторы изобретения

И. И. Осипов, А. В. Барсуков, Н. Г. Музалевский, Е. Б. Сучков, Ю. А. Папин и В. М. Дедехин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКА

ИЗ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре, изготавливаемой из алюминия и его сплавов.

Вопрос изготовления теплообменной аппаратуры из алюминия и его сплавов имеет в настоящее время весьма актуальное значение.

Небольшой удельный вес, достаточно высокие теплопроводность и коррозпонная стойкость предопределяют применение алюминия и его плавов для изготовления теплообменной аппаратуры.

Алюминий и его сплавы хорошо поддаются различным видам механической обработки, используемым в процессе изготовления теплообменной аппаратуры, — обработке резанием, давлением и т. д. Однако применение к алюминию и его сплавам операции пайки встречает значительные затруднения, обуславливаемые в основном наличием на поверхности алюминия плотной, имеющей высокую температуру плавления окисной пленки.

Применяемый в настоящее время при изготовлении теплообменной аппаратуры процесс пайки в соляной ванне основан на использовании флюсующих свойств расплава коррозионио-активных фтористых и хлористых солей, восстанавливающих илп разрушающих окпсную пленку (1). Пайка в соляной ванне обеспечивает в принципе требуемую прочность паяпых соединений, однако требует применения дорогостоящих трудоемких операций промывки теплообменииков после пайки от остатков солей. Как показывает практика, добиться стопроцентной отмывки теплообменников, особен5 но с широко развитой сетью капилляров и узких каналов, не удается и остатки солей в процессе эксплуатации вызывают коррозию теплообменнпков, резко снижающую срок их эксплуатации. Поэтому применение указанного

10 способа пайки при изготовлении теплообменной аппаратуры, имеющей широко развитую сеть капилляров и узких каналов, весьма нежелательно.

Известен также процесс бесфлюсовой пайки в вакууме алюминия и его сплавов, осуществляемый в вакуумных печах, в которые номе щают подлежащие пайке детали, а рядом с ними размещают небольшие кусочки (навески) металлического магния и создают в печи требуемое разрежение. В процессе нагрева магний испаряется (начиная с температуры порядка 350 С) и его пары связывают остаточный кислород и влагу в камере печи, а попадая на поверхность паяемых изделий, прони25 кают в трещины окисной пленки, способствуя ее диспергированию, и защшцают основной металл и припой от окисления (2, 3).

Сущность данного способа применительно к теплообменникам заключается в том, что посЗо ле сборки и фиксации в приспособлении тепло54257

1О

2В

50 ооменнпк помещают Вместе с навесками маг" ния 13 специальную вакуумную nerb, I epvieTHзируют и откачивают до разрежения 10 — мм рт. ст. Продолжая откачку, включают нагрев печи и производят обезгаживание теплообменш<ка при 315 С. После этого производят продувку печи осушенным азотом до того момента, когда теплообменнпк прогреется до 538—

577 С. Продувка печи осушенным азотом производится для того, чтобы предотвратить преждевременное испарение магния в процессе нагрева теплообменника. При нагреве теплообменнпка до указанной температуры прекращают продувку печи азотом, печь герметизируют и производят откачку п пайку по режиму, оптимальному для выбранного припоя (4). Однако, несмотря на сложность (двухразовая откачка печи, продувка азотом), этот способ не позволяет 11овыс11ть качества изготовляемых теилообмеин11ков с п1ироко развитой системой

l<;lIIIIJIJI$Ip0I3 l1 $3111 IY наналоВр Так как Па ры магния, образующиеся в печи непосредственно перед плавлением припоя (после прекращения продувки азотом), практически не проникают в капилляры и узкие каналы внутри теплообменника, осаждаясь в основном на его нару иной поверхности. Это приводит к тому, что качество и прочность паяных швов теплообменника не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.

Предлагаемый способ позволяет упростить технологию изготовления теплообменнпка с развитой системой капиллярных каналов и повысить его прочность. Это достигается тем, что первоначально создают вакуум порядка (1 — 8) 10 мм рт. ст., а при нагреве в результате испарения металлических компонентов давление повышают до 10 — з — 10 —" мм рт. ст. и,заполняют образующимися парами капилляры каналов, после чего перед плавлением припоя давление снова снижают до первоначальной величины.

На чертеже представлен график зависимости температуры нагрева и давления паров от времени, поясняющий сущность описываемого способа.

При резком подъеме давления паров легкоиспаряемых компонентов создается перепад парциальных давлений их паров внутри и снаружи теплообменника, что приводит к интенсивному заполнению его внутренних капилляров и узких каналов парами, которые оседают

IIa поверхности элементов теплообменника и диффундируют в поверхностные слои основного материала и припоя. Продолжая процесс нагрева, непосредственно перед плавлением припоя вакуум вновь понижают до первоначальной величины (1 — 8) 10 " мм рт. ст.

Атомы легкоиспаряемых компонентов, продиффундировавшие в поверхностные слои основного материала элементов теплообменника и припоя, изменяют их химический состав, что способствует сш1жению величины поверхностного натяжения припоя в процессе его плавления и уменьшению межфазной энергии на границе расплавленный припой — металл элементов теплообменника. Указанные явления способствуют улучшению растекаемости припоя и формирования паяных швов, в результате чего повышается прочность теплообменника. В качестве легкоиспаряемых компонентов испо Ibзуют кальций, барий, сурьму.

Формула изобретения

1. Способ изготовления теплообменника из алюминия и его сплавов путем предварительного илакирования припоем элементов теплообменника с последующим их нагревом и плавления припоя под вакуумом в среде легкоиспаряемых металлических компонентов, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления теплообменника с развитой системой капиллярных каналов и повышения его прочности, первоначально создают вакуум порядка (1 — 8) 10 — мм рт. ст., а при нагреве в результатс испарения металлических компонентов давление повышают до

10 — — 10 —" мм рт. ст. и заполняют образующимися парами капилляры каналов, после чего перед плавлением припоя давление снова снижают до первоначальной величины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легкоиспаряемых компонентов используют кальций, барий, сурьму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Журнал «Сварочное производство», 110 4, 1975, стр. 55 — 57.

2. Патент Японии № 14097, кл. 12 В 24, 19б8.

3. Патент США № 3373482, кл. 29 — 501, 1968.

4, Американский журнал «Welding Jolnal», 1971, том 50, № 10, стр. 712 — 71б (прототип).

Редактор А. Пейсоченко

Составитель P. Данилов

Техред Л. Гладкова

Корректор В. Петрова

Заказ 218/5 Изд. ¹ 117 Тираж 1124 Подписное

Ш-11П!ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типогоафпя, пр, Сапунова, 2