Способ дуговой сварки коллекторных крышек теплообменников с паяным пакетом
Изобретение может быть использовано при изготовлении паяносварных конструкций пластинчатых теплообменников. Цель изобретения - повышение качества паяносварных соединений при изготовлении теплообменников из алюминиевых сплавов. Соединение коллекторных крышек с паяным пакетом осуществляют дуговой сваркой. В моменты пересечения сварным швом паяных соединений воздействуют на дугу знакопеременным магнитным полем частотой не менее 25 Гц и напряженностью H, которая выражается зависимостью H = (1,0...1,5) [T<SB POS="POST">пл</SB> + T<SB POS="POST">пл</SB> (1 - N) - T<SB POS="POST">пл</SB>], где T<SB POS="POST">пл</SB> - температура плавления основного металла, °С T<SB POS="POST">пл</SB> - температура плавления присадочного металла, °С T<SB POS="POST">пл</SB> - температура плавления припоя, °С N = 0,2...0,4 - доля участия основного металла в формировании сварного шва. Температура плавления присадочного металла должна быть ниже температуры плавления основного металла и находится в интервале (1,0 - 1,1) T<SB POS="POST">пл</SB>. В способе учитываются теплофизические свойства свариваемых материалов и колебания дуги, вследствие чего расширяется возможность регулирования глубины проплавления. В результате снижается вероятность нарушения целостности паяного соединения. 1 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ ГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4430797/27 (22) 27.05,88 (46) 23.08,91, Бюл, N 31 (72) О.М.Нивоков, В.О.Токарев, l0.А.Киров, В,И.Кулик, О.Е.Островский, Е.М.Борисов, О.Б.Щербаков и А,Д.Панферов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Бурков В.В. Алюминиевые теплообменники сельскохозяйственных и транспсртных машин, — M.: Машиностроение, 1985, с.
62-64, 97 — 100. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ КОЛЛЕКТОРНЫХ КРЫШЕК ТЕПЛООБМЕННИКОВ
С ПАЯНЫМ ПАКЕТОМ (57) Изобретение может быть использовано при изготовлении паяносварных конструкций пластинчатых теплообменников. Цель изобретения — повышение качества паяносварных соединений при изготовлении теплообменников из алюминиевых сплавов.
Соединение коллекторных крышек с палным пакетом осуществляют дуговой сварИзобретение относится к производству пластинчатых теплообменников и может быть использовано при изготовлении паяносварных конструкций пластинчатых теплообменников из алюминиевых сплавов.
Целью изобретения является повышение качества паяносварных соединений при изготовлении теплообменников иэ алюминиевых сплавов.
На чертеже показан паяносварной узел пластинчатого теплообменника.
Соединение коллекторных крышек с паяным пакетом осуществляют дуговой свар„„5U „„1671427А1 (я)s В 23 К 9/08//В 23 К 101: 14 кой. В моменты пересечения сварным швом паяных соединений воздействуют на дугу знакопеременным магнитным полем частотой не менее 25 Гц и напряженностью Н, которая выражается зависимостью Н = (1,0...1,5) (Ti л"и + Тп,"Р" (1 — и)-Тп "Р), где
Тпп" — температура плавления основного металла, С; Т "Р " — температура плавления присадочного металла, C; Тп "" — температура плавления припоя, С; и =- 0,2...0,4 — доля участия основного металла в формировании сварного шва, Температура плавления присадочного металла должна быть ниже гемпературы плавления основного металла и находится в интервале (1,0-1,1)
Тпп В способе учитываются теплофизические свойства свариваемых материалов и колебания дуги, вследствие чего расширяется возможность регулирования глубины проплавления. В результате снижается вероч1ность нарушения целостности паяного соединения. 1 ил., 1 табл. кой с присадочным металлом. При этом в местах пересечения паяных соединений сварным швом на дугу воздействуют продольным знакопеременным магнитным полем частотой свыше 25 Гц, напряженность которого (Н) выражается зависимостью:
H = (1,0 — 1,5) (Tïë " + Тп Р (1 — n)T ) где Тпл"" — температура плавления основного металла, С;
Тпл"Р" — температура плавления присадочного металла, С;
1671427
35
Т» — температура плавления припоя, пр
ОС;
n — доля участия основного металла в формировании сварного шва, и - 2,0...0,4, Яосн (n - —, где $оощ- площадь поперечного общ сечения всего шва; Soc -- площадь поперечного сечения расплавленной части основного металла), При этом присадочный металл выбирают с температурой плавления ниже температуры плавления основного металла в интервале температур (1,0 — 1,1)Тол", а долю участия основного металла в формировании сварного шва выбирают в пределах 0,2-0,4.
Применетп е знакоп =.пеме;; ого маг1 1тного поля обусловлено необходимостьl0 обеспечения симметри гной формы усиления сварного шва без подрезов и получения требуемой структуры сварных швов. Частота изменения магнитного поля при этом должна быть не менее 25 Гц, При частоте менее 25 Гц наблюдается неравномерная кристаллизация расплавленного металла.
Имею место наряду с мелкими равноосными кристаллами крупные, вытянутые дендриты. При повышении частоты свыше 25
Гц структура сварного шва мелкозернистая по всел1у обьему. BерхниiI предел частоты колебания магнитного поля составляет 200
Гц, а нижний 25 Гц. При частоте 20 Гц наблюдается значительное по сравнению с частотой 25 Гц количество течей после сварки, Неравномерная кристаллизация сварного шва не наблюдается при сварке с магнитным полем частотой, находящейся в пределах 25-200 Гц. Известно также, что при кристаллизации металла в виде равноосных, молкодисперсных кристалт оо снижается склонность к трещинообразованию, Образование распаев о паяных швах при пересечении сварными швами в значительной мере зависит от величины напряженности магнитного поля, причел1 величина напряженности магнитного поля, в свою очередь, связана с температурой плавления расплавляемых при сварке материалов: основного и присадочного металла и припоя, и подчинаяется зависимости Н ==
При значениях Н < f(T) воздействие магнитного поля недостаточно для изл1енения условий кристаллизации расплавленного металла и обеспечения образования равноосного зерна. Образуются кристаллиэационные трещины, приводящие к нарушению герметичности паяносварных соединений, При Н > 1(Т) происходит нарушение стабильности процесса сварки, вытекание припоя иэ паяных швов и, как следствие, нарушение герметичности.
Для предотвращения трещинообразо. вания в паяносварных соединениях нарушение сплошности паяных швов в местах пересечения со сварными швами сварку необходимо выполнять с присадочным металлом, причем температура плавления его должна быть ниже температуры плавления осного металла и находится в интервале (1,0— - 1,1) T»" .
При температурах плавления присадочного металла меньше температуры плавления припоя вследствие значительной доли легкоплавкого металла увеличивается температурный интервал хрупкости кристаллизующегося металла. Это приводит к повышению трещинообразования паяносварных соединений и, как следствие, увеличению числа тсчей.
При температурах плавления присадочного металла выше 1,1 Тпп Р при кристаллизации расплавленного металла шва происходит вытекание припоя иэ паяных швов в местах пересечения со сварными.
Образуются несплошности, приводящие к нарушению герметичности паяно-сварных соединений, Доля участия основного материала в
30 формировании сварного шва должна быть не более 0,4. В случае, если, доля участия основного материала превышает 0,4, паяносварные швы имеют смешанную структуру (равноосное зерно с крупными дендритами), а в паяносварных соединени-. ях наблюдается значительное число течей.
Все ограничительные величины подтверждаются экспериментально (см. таблицу)
Под воздействием энакопеременного магнитного поля увеличивается подвижность расплавленного металла сварочной ванны, что приводит к снижению химической неоднородности металла шва в местах пересечения с паяным соединением и тем самым к снижению склонности к образованию трещин и газовых полостей.
Вследствие учета теплофиэических свойств свариваемых материалов и колебаний дуги расширяется воэмОжность регулирования глубины проплавления и, тем самым, снижения вероятности нарушения целостности паяного соединения.
Уменьшение трещинообразования, сокращение количества газовых полостей и
55 предотвращение распаео приводит к повы1611427 шению герметичности паяносварных соединений, Пример. Из набора пластин и гофров из алюминиевого сплава АМц паяют припоем СИЛ-О при Т = 630 С пакеты теплообменников 1 размером 100х350х500. К торцам паяных пакетов приваривают аргонодуговой сваркой коллекторные крышки 2 из сплава АМц толщиной 2,0 мм, при этом сварные швы 3 пересекают шестнадцать паяных швов 4 с каждой длинной стороны крышки. Режим сварки: ток переменный „=
= 180 — 190 А; V = 10 м/ч; Uä = 13 В.
В качестве присадочных материалов используют проволоки диаметром 2,0 мм из сплавов АК-5 с Tnn = 630 С и прутки диаметром 1,5 мм из сплавов СИЛ-0 с Tnn = 580 С, АЛ-4 с Тп„= 610 С, температура плавления которых не превышает температуру плавления основного материала (Т„„ "" = 654 С) и находится в пределах (1,0-1,1) Тпп
В момент касания переднего края сварочной ванны с паяным швом с помощью сопла-соленоида, установленного на сварочную горелку, производят наведение на сварочную дугу импульсного магнит ного поля напряженностью 25-90 Э.
В момент полного прохождения сварочной ванны через паяный шов (касание паяного шва хвостовым краем ванны) магнитное поле отключают. Частота магнитного поля составляет 25-200 Гц. При К =- 1 оптимальную напраяженность магнитного поля определяют расчетным путем из выражений H = Tnnо " + Tnn" " (1-и)-Тпп где
Tnn"" — температура плавления сплава о прис
АМц, С; Тпл — температура плавления присадочного металла, С; Tnn "— температура плавления припоя (в данном случае
СИЛ-О), C; n — доля участия основного металла в формировании сварного шва (определяют путем измерения планиметром площадей поперечного сечения наплавленного и расплавленного основного металла, при этом и не превышает 0.4.
В таблице приведены экспериментальные данные по сварке макетов теплообменников с воздействием магнитного поля в местах пересечения сварных швов с паяны5 ми, Предлагаемый способ изготовления пластинчатых теплообменников из алюминиевых сплавов, например из сплава АМц, позволяет в 1,5-2 раза сократить производ10 ственный цикл изготовления теплообменников эа счет сокращения ремонтных работ, а также обеспечить получение вакуумноплотной структуры всех паяносварных соединений изделия, что, в свою очередь, 15 повысит эксплуатационную надежность по сравнению с известными конструкциями и снизит Hp. менее чем в два раза себестоимость выпускаемой продукции.
Формула изобретения
20 Способ дуговой сварки коллекторых крышек теплообменников с паяным nakeтом, при котором используют присадочный металл, отличающийся тем,что,с целью повышения качества паяносварных
25 соединений при изготовлении теплообменников иэ алюминиевых сплавов, в моменты пересечения сварным швом паяных соединений на дугу воздействуют энакопеременным продольным магнитным полем с
30 частотой импульсов 25 — 200 Гц и напряженностью, определяемой из математического выражсния
Н = (1,0... 1,5) (Тпл + Тппп"" (1-и)— осп
35 где Tnn — температура плавления основното металла. C;
Тпппв — темпеРатУРа плавлениЯ пРиСадочного мсталла, "C;
Тпп "— температура плавления припоя
40 в паяных соединениях, С;
n — 0,2...0.4 — доля участия основного металла в формировании сварного шва, при этом выбирают присадочной металл с температурой плавления ниже температуры
45 плавления основного металла в интервал= температур (1,0 — 1,1) Тпп"", Споса0 сварки астота (и) 0>5
0,3
50
12 O,SS
0,3
50
0,88
0,88
U,3
То ке
50
57
50
0,3
0,88
О,Э
25
l,О
0,3
50
220
0,88
Та ке
0,3
50
1,0
1,О
0,3
57
100
Oi3
50
190
0>4
55
О> 92
1,0
0,4
60
О
О 4 о
О 4
90
60
100
62
0 5
62
0>5
50
0,5
50
1,О
50
74
1,О
50
1>0
1,0
110
1,49
Сварка невлавящимся впектродои на переиеннои токе с магнитным пален и присадочиым иетаппаи
СИЛ-О
0,3
50
1>25
UI 3
1>0
50
1,34
11 р и н е ч в н и е. 1 П1>яо 11 1 лл» Панпл1Е Палуче>лм ПрИ СаарКе пакЕтОв тЕППоооиенников рвзнерон
100 13 уСО мм по 3 шт в какдый вариант сварки. Реким сварки: 1 180-190А;
Сварка по ойщепринятой технологии неппавящинся электродом на перененном токе с присадачной провопакой AHq
Сварка неппавящиися впектродои нв переиенном токе с мвгнитньм пален н ггисадоч1:ой провопокой AK-5
Сварка неппавящиися эпелтродом на перененном токе с иагнитиыи пален н прнсадочной провапохай AK-5
Сварке неплвяящинся впектродан на переменном токе с иагнитным полем и присапочной проволокой АК-5
Сварка неплавящ>>мся влектрадои на переменном токе с иагинтныи полем и присадочным металлам АЛ-4
Сварка неплавящинся >пех> радон на переиеннам таке с магнитным папам и присадочныи металлом 115754
Доля участия основного металла в
>рориировакия Фвв
Нвпрящен пасть мв нитного поля (II)
Э мпупьов ма>тиа го опя (f)>
11
Еопичество течей На 50 паянасварных соединений
1,5
1,67
0,89
1,0
1,53
О> 95
1671427
Составитель Г, Квартальнова
Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая
Редактор С, Пекарь
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2790 Тираж 5<2 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5
