ES2240565T3 - Preformas laminadas de soldadura fuerte y su uso en la fabricacion de intercambiadores de calor. - Google Patents
Preformas laminadas de soldadura fuerte y su uso en la fabricacion de intercambiadores de calor.Info
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Abstract
Un artículo preformado hecho de una lámina de soldadura fuerte de metal amorfo que tiene una configuración tridimensional no plana irreversiblemente deformada incluyendo una cara plana primaria con al menos una perforación que pasa a su través, estando adaptado dicho artículo para uso en la fabricación de un conjunto que tiene juntas de soldadura fuerte, incluyendo dicha fabricación la soldadura fuerte de una pluralidad de tubos a al menos una chapa, y la soldadura fuerte de dicha chapa a una envuelta que encierra dicha pluralidad de tubos y dicha al menos única chapa.
Description
Preformas laminadas de soldadura fuerte y su uso
en la fabricación de intercambiadores de calor.
La invención se refiere en general a artículos
preformados hechos de una lámina de soldadura fuerte, así como a
métodos para la fabricación de conjuntos que incluyen dichos
artículos preformados.
La soldadura fuerte es un proceso para unir entre
sí piezas, frecuentemente de composiciones disimilares. Típicamente,
se interpone entre las piezas un metal de relleno que tiene un
punto de fusión menor que el de las piezas a unir, para formar un
conjunto. La unión de las piezas montadas y el metal de relleno se
calienta después a una temperatura suficiente para fundir el metal
de relleno, pero en general menor que el punto de fusión de las
piezas. Al enfriarse, se forma idealmente una unión fuerte, sin
vacíos.
La soldadura fuerte se utiliza ampliamente en la
fabricación de varios conjuntos, que pueden ser artículos acabados
que se pueden usar o vender, o que pueden ser componentes de dichos
artículos. Una clase de productos producidos por procesos de
soldadura fuerte son los termointercambiadores. Pueden asumir
varias configuraciones, pero los que se denominan del tipo de
envuelta y tubo, y los termointercambiadores del tipo de chapa son
los más generales. En la primera configuración, una carcasa de
diámetro más grande se denomina típicamente una "envuelta" y
abarca uno o varios "tubos" o conductos de diámetro pequeño.
Según esta configuración, un primer fluido (líquido, gas) pasa a
través de la envuelta y alrededor del exterior de los tubos mientras
que simultáneamente un segundo fluido (líquido, gas) pasa a través
del interior de los tubos. Aunque no se permite contacto físico
entre los fluidos primero y segundo, se produce transferencia de
calor a través de los tubos. En termointercambiadores de placa, una
o varias chapas separan un primer fluido de un segundo fluido
mientras que se produce transferencia de calor a través de la
chapa. En estos tipos de termointercambiadores (así como en otros
conjuntos), los metales son los más frecuentemente utilizados
debidos a su alta resistencia y buenas características de
transferencia térmica. Típicamente, las piezas individuales que se
usan para hacer estos tipos de termointercambiadores se unen por
soldadura fuerte. Así, es preceptivo que las juntas exhiban alta
resistencia, y sean resistentes a posibles efectos perjudiciales
que podrían resultar del contacto con uno o ambos fluidos.
Para cumplir estos requisitos, los materiales de
construcción para termointercambiadores se pueden seleccionar con
esmero. Los aceros inoxidables son muy frecuentes en
termointercambiadores puesto que exhiben propiedades ventajosas
incluyendo buena resistencia mecánica y buena resistencia a la
corrosión. No obstante, también se usan otros metales en
termointercambiadores.
Se conocen algunos materiales de lámina de
soldadura fuerte para uso en operaciones de soldadura fuerte que
implican componentes metálicos. La Publicación de Patente europea
EP-A-0014335 describe un metal de
relleno para un artículo metálico de soldadura fuerte que consta
esencialmente de 0 a aproximadamente 4 átomos por ciento de Fe, 0 a
aproximadamente 21 átomos por ciento de Cr, 0 a aproximadamente 19
átomos por ciento de B, 0 a aproximadamente 12 átomos por ciento de
Si, 0 a aproximadamente 22 átomos por ciento de P, siendo el
equilibrio Ni e impurezas incidentales. También se describe la
unión de piezas que tienen superficies planas de acoplamiento con
lámina plana dispuesta entremedio.
La Patente de Estados Unidos 4.801.072 describe
un proceso para fabricar un artículo de soldadura fuerte incluyendo
los pasos de (a) disponer una lámina de soldadura fuerte homogénea,
dúctil compuesta de material metaestable que tiene al menos 50% de
estructura vítrea y una composición que consta de desde
aproximadamente 0 a aproximadamente 10 átomos por ciento de hierro,
desde aproximadamente 5 a aproximadamente 15 átomos por ciento de
cromo, desde aproximadamente 2 a aproximadamente 5 átomos por
ciento de molibdeno, desde aproximadamente 10 a aproximadamente 30
átomos por ciento de cobalto, desde aproximadamente 16 a
aproximadamente 18 átomos por ciento de boro, siendo el equilibrio
esencialmente níquel e impurezas incidentales; (b) interponer la
lámina de soldadura fuerte entre al menos una porción de cada una
de dos piezas; y (c) hacer que la lámina de soldadura fuerte se
funda y solidificar después el material fundido para efectuar
soldadura fuerte de las porciones.
La Patente de Estados Unidos 4.250.229 describe
una capa intermedia para soldadura fuerte y unión por difusión,
teniendo la capa intermedia una porción como un estrato continuo
con una estructura amorfa.
La fabricación de termointercambiadores,
especialmente los de la variedad de envuelta y tubo, requiere muy
frecuentemente mucha mano de obra, requiriendo a menudo un número
significativo de pasos de montaje manuales. Por ejemplo, en
termointercambiadores de envuelta y tubo se introduce una pluralidad
de tubos mediante una chapa que tiene agujeros de dimensiones
adecuadas para recibir los tubos. Para formar una junta estanca a
presión entre los tubos y la chapa, la unión entre estos elementos
tiene que ser soldada con soldadura fuerte. Se utiliza típicamente
una composición de "pasta" de soldadura fuerte. Tal
composición convencional de pasta de soldadura fuerte incluye un
metal de relleno de soldadura fuerte en una forma a base de polvo en
unión con un ligante orgánico como un portador. En la práctica,
esta composición de pasta de soldadura fuerte se deposita en la
región de la unión entre cada tubo y la chapa. Después, una vez que
ha terminado la aplicación de dicha composición de pasta de
soldadura fuerte, el conjunto se suelda después con soldadura
fuerte en condiciones apropiadas para expulsar el ligante orgánico
y para formar simultáneamente una junta soldada con soldadura fuerte
entre cada tubo individual y la chapa usada en el
termointercambiador de envuelta y tubo. Sin embargo, esta operación
es poco fiable porque es difícil depositar cantidades iguales de
composición de pasta de soldadura fuerte en cada zona de junta
individual. También da lugar a porosidad sustancial de la junta
debido a fusión pobre de las partículas de polvo. Además, este
proceso de aplicación controlado manualmente es frecuentemente
lento, requiere una gran cantidad de destreza manual, y requiere
una manipulación muy controlada durante todo el proceso. Muchos
riesgos están asociados con tal proceso de montaje, cada uno de los
cuales dará lugar a una junta con fallo en el conjunto soldado con
soldadura fuerte.
Un posible riesgo técnico está en la naturaleza
de la composición de metal de relleno de soldadura fuerte que se
utiliza. Dado que ésta debe esparcirse en la junta, y retenerse en
ella, es inevitable que tenga que estar presente un agente
espesante, típicamente uno o varios materiales orgánicos. Estos son
expulsados idealmente durante la etapa de calentamiento cuando se
produce realmente soldadura fuerte, pero es conocido en la técnica
que muy frecuentemente se producen burbujas, fracturas, u otras
discontinuidades en la junta soldada con soldadura fuerte.
Naturalmente son defectos del conjunto terminado y soldado con
soldadura fuerte. Para reparar tales defectos, se realiza
necesariamente un paso de volver a soldar con soldadura fuerte para
reparar defectos específicos. Otro riesgo técnico propio del método
de producción corriente está en el hecho de que se deberá realizar
una distribución muy uniforme del material de soldadura fuerte en
la unión de cada tubo y la chapa. Esto es necesario puesto que,
idealmente, el grosor de las soldaduras fuertes deberá ser
esencialmente uniforme de manera que, bajo condiciones operativas a
presión, las juntas débiles no fallen durante la duración de
servicio útil del termointercambiador. Naturalmente, esto puede ser
difícil de efectuar fiablemente en un proceso manual de la
aplicación tal como el actualmente conocido en la técnica. La
deposición de pasta excesiva y ocasional puede dar lugar a excesiva
erosión o disolución de las paredes finas de los tubos, e incluso
puede conducir a la formación de agujeros en las paredes de tubo.
Otro riesgo técnico existente se refiere a la manipulación de la
envuelta y conjunto de tubo después de o durante la aplicación del
metal de relleno de soldadura fuerte así como la composición del
metal de relleno de soldadura fuerte. Típicamente el metal de
relleno de soldadura fuerte usado en tal operación manual incluye
una cantidad mínima de un agente orgánico ligante y/u otros
materiales orgánicos. Debido a los problemas conocidos asociados
con la presencia de tales materiales orgánicos, es deseable
minimizar su presencia. Por desgracia, la minimización de tales
materiales orgánicos indeseables también afecta nocivamente a la
dispersibilidad así como las características adhesivas de tal
composición incluyendo metal de relleno de soldadura fuerte. Así,
no es desconocido que se puede producir dislocación o movimiento del
uno o varios tubos en la chapa durante el proceso de montaje en
cualquier punto hasta la formación de la junta soldada con
soldadura fuerte. Esto es especialmente probable donde se ha de
montar gran número tubos y especialmente donde hay que montar
simultáneamente dos chapas en extremos opuestos de los tubos. De
nuevo, cualquier fallo en la colocación y retención de la
composición de metal de relleno de soldadura fuerte hasta la
formación real de la junta soldada con soldadura fuerte también se
manifiesta en juntas de soldadura fuerte con fallo en tales
termointercambiadores. Otro riesgo técnico que está presente es la
dificultad de formar pequeños termointercambiadores donde uno o
varios tubos de pared fina de diámetro relativamente pequeño tienen
que ser soldados con soldadura fuerte a una o varias chapas de
extremo. La fabricación de conjuntos de tubos de pared fina, de
diámetro pequeño, es engorrosa porque requiere una aplicación muy
precisa de una composición de metal de relleno de soldadura fuerte
a la unión entre cada tubo y cada chapa. Al mismo tiempo, en tales
termointercambiadores pequeños, también es muy deseable utilizar
solamente una cantidad muy mínima, pero suficiente, del metal de
relleno de soldadura fuerte para formar cada junta. Por desgracia,
es sabido que es difícil poner cantidades exactas, en posiciones
exactas, de metales de relleno de soldadura fuerte incluso con el
uso de jeringas, u otro tipo de aparatos de distribución. Por lo
anterior es evidente que hay una necesidad real y continua en la
técnica referente a la producción de conjuntos soldados con
soldadura fuerte, en particular termointercambiadores de envuelta y
tubo.
Por consiguiente, la presente invención se
refiere a una o varias de estas necesidades técnicas.
En un primer aspecto, la presente invención
proporciona un artículo preformado hecho de una lámina de soldadura
fuerte de metal amorfo, como se define en la reivindicación 1.
En un segundo aspecto, la presente invención se
refiere a un método para la fabricación de un termointercambiador u
otro conjunto que tiene juntas de soldadura fuerte, método que se
define en la reivindicación 6.
En un tercer aspecto de la invención se facilitan
termointercambiadores y otros conjuntos que tienen juntas de
soldadura fuerte como se define en la reivindicación 10. Las
realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones
dependientes.
En esta descripción y en las reivindicaciones, el
término "artículo preformado" se utiliza de forma
intercambiable con el término "preforma" para designar las
preformas de lámina de soldadura fuerte descritas según la
invención.
Otras características de la invención serán más
evidentes por la descripción siguiente.
Como se ha observado, la presente invención
proporciona métodos para la fabricación de conjuntos que incluyen
componentes metálicos soldados con soldadura fuerte, y preformas de
metales de relleno de soldadura fuerte.
Como se entiende en la técnica, en cualquier
proceso de soldadura fuerte, un metal de relleno de soldadura
fuerte debe tener un punto de fusión que será suficientemente alto
para proporcionar resistencia para cumplir los requisitos de
servicio de las piezas metálicas soldadas con soldadura fuerte. Sin
embargo, el punto de fusión no debe ser tan alto que haga difícil
la operación de soldadura fuerte. Además, el material de relleno
debe ser compatible, tanto química como metalúrgicamente, con los
materiales que se sueldan con soldadura fuerte. Los metales de
relleno de soldadura fuerte especialmente útiles en los métodos y
conjuntos según la presente invención son aleaciones metálicas que
se pueden producir de varias formas, polvos, láminas, cintas u
otras formas según técnicas conocidas. Los métodos utilizados
comúnmente para fabricar aleaciones en forma en polvo incluyen
atomización de gas o agua así como pulverización mecánica. Las
aleaciones de la presente invención se convierten muy
preferiblemente en láminas dúctiles, cintas o alambre por un proceso
de solidificación rápida. Tales procesos de solidificación rápida
son procesos por los que una masa de material fundido se solidifica
enfriando la masa fundida por enfriamiento rápido a una velocidad
de al menos aproximadamente 1 x 10^{5}ºC/s aunque velocidades más
altas se conocen y utilizan más comúnmente. Entre la variedad de
procesos de solidificación rápida disponibles hoy día, el
procedimiento más preferido emplea una rueda de enfriamiento de giro
rápido sobre la que se deposita una aleación fundida. Tal proceso
es conocido en la técnica.
Los metales de relleno de soldadura fuerte usados
según la presente invención son aleaciones metálicas amorfas en
forma de una lámina dúctil que se puede manejar fácilmente y que se
puede curvar a preformas tridimensionales. Tales preformas
curvables se forman doblando porciones de una lámina plana dúctil de
soldadura fuerte a formas tridimensionales no planas adaptadas para
encajar en contornos en piezas metálicas usadas en el montaje de
conjuntos fabricados. La formación en dichas formas complejas no
planas se puede producir plegando o estampando la lámina dúctil de
tal manera que la deformación de la lámina dúctil sea irreversible.
Además, idealmente, la lámina de soldadura fuerte deberá ser
esencialmente homogénea en sus composiciones, es decir, que no
contiene aglutinantes, tales como aglutinantes orgánicos que
proporcionarían la posibilidad de formación de vacíos o la
deposición de residuos contaminantes durante la soldadura
fuerte.
Los productos rápidamente solidificados
producidos a partir de masas fundidas homogéneas de las aleaciones
son generalmente homogéneos en el estado sólido. Los productos
pueden ser vítreos o cristalinos dependiendo de las composiciones
de aleación y los parámetros de procesado. Además, los productos al
menos aproximadamente 90% vítreos exhiben generalmente suficiente
ductilidad para poder curvar las formas de lámina y cinta de las
aleaciones a un radio tan pequeño como diez veces su grosor sin
fractura. Preferiblemente, los metales de relleno de soldadura
fuerte de la presente invención son aleaciones metálicas que se
forman solidificando rápidamente una masa fundida de la aleación de
metal a velocidades de enfriamiento rápido de al menos
aproximadamente 1 x 10^{5}ºC/s. Tales velocidades de enfriamiento
rápido producen aleaciones que son al menos aproximadamente 90%
vítreas y, como resultado, son suficientemente dúctiles para poder
estamparlas en formas complejas. Más preferiblemente, las
aleaciones de la presente invención son al menos aproximadamente 92%
vítreas, y muy preferiblemente sustancialmente vítreas (es decir,
al menos aproximadamente 95% vítreas) porque las aleaciones
sustancialmente vítreas exhiben el grado de ductilidad más
alto.
Como se ha observado anteriormente, las preformas
según la invención se forman doblando porciones de una lámina plana
dúctil de soldadura fuerte en formas tridimensionales no planas
adaptadas para encajar en contornos en piezas metálicas usadas en
el montaje de conjuntos fabricados. La formación en dichas formas
no planas complejas se puede producir por cualquier medio adecuado
para formar mecánicamente una preforma a partir de una lámina plana
dúctil de soldadura fuerte, tal como plegando o estampando la
lámina dúctil de tal manera que la deformación de la lámina dúctil
sea irreversible, es decir, que después de la deformación, las
preformas no vuelvan a un estado bidimensional plano y, además, que
las láminas de soldadura fuerte no se fracturen o rompan durante el
paso de deformación. Las aleaciones útiles en la presente invención
son especialmente adecuadas como metales de relleno de soldadura
fuerte para los métodos descritos en la presente memoria. Las
aleaciones se producen en forma de lámina y son amorfas. Las
láminas de la presente invención son típicamente de entre
aproximadamente 0,0007 pulgadas y aproximadamente 0,004 pulgadas
(aproximadamente 18 a 100 micras) de grosor. En muchos casos, el
grosor de la lámina corresponde a la espaciación deseada entre las
piezas a soldar con soldadura fuerte.
Los metales de relleno de soldadura fuerte de la
presente invención son especialmente útiles para la unión de piezas
metálicas, y en particular piezas de acero inoxidable. Los aceros
inoxidables de calidad ejemplar incluyen: acero S31603 según
Clasificaciones UNS, así como acero inoxidable tipo 316L del que se
afirma que contiene típicamente aproximadamente 0,03% en peso de
carbono, 2,00% en peso de manganeso, 1,0% en peso de silicio, 16 a
18% en peso de cromo, 10 a 14% en peso de níquel, 2 a 3% en peso de
molibdeno, 0,1% en peso de nitrógeno y hierro como el equilibrio a
100% en peso. Se contempla naturalmente otros materiales que pueden
beneficiarse de la invención aquí descrita y los beneficios aquí
explicados. A modo de ejemplo no limitador estos incluyen otras
calidades de acero inoxidable, así como otras aleaciones resistentes
a la corrosión tales como las que incluyen níquel o cromo.
Una clase de metales de relleno de soldadura
fuerte de la presente invención incluye metales de relleno de
soldadura fuerte a base de níquel/cromo y a base de
níquel/cobalto/cromo. Se considera que tales metales de relleno de
soldadura fuerte abarcan las aleaciones a base de Ni y de Ni/Cr más
conocidas que se usan comúnmente en la soldadura fuerte de piezas
de acero inoxidable, que la especificación de la Sociedad Americana
de Soldadura ANSI/A5,8 denomina metales de relleno de soldadura
fuerte serie BNi y BCo. Los especialmente útiles como los metales
de relleno de soldadura fuerte a base de níquel/cromo útiles en los
métodos y artículos fabricados según la invención incluyen
composiciones de aleaciones de metal que se pueden representar por
la fórmula:
Ni_{a}Co_{b}Cr_{c}B_{d}Si_{e}Fe_{f}Mo_{g}W_{h}X
donde los subíndices "a",
"b", "c", "d", "e", "f", "g", y
"h" son en porcentaje en peso y donde "b" está entre
aproximadamente 0 y 75, "c" está entre 0 y aproximadamente 25,
"d" está entre 0 y aproximadamente 4, "e" está entre 0 y
aproximadamente 11, "f" está entre 0 y aproximadamente 10,
"g" está entre 0 y aproximadamente 5, "h" está entre 0 y
aproximadamente 5, "X" representa otros elementos, incluyendo
impurezas que pueden estar presentes a aproximadamente 1 por ciento
en peso, y "a" es el equilibrio hasta la cantidad total de 100.
Preferiblemente estos metales de relleno de soldadura fuerte a base
de níquel/cromo constan esencialmente de los elementos expuestos
anteriormente. Se ha de entender que el término "metales de
relleno de soldadura fuerte a base de níquel/cromo" abarca
aleaciones en las que el cromo está ausente, pero dado que el cromo
está presente típicamente, se mantiene el uso de este
término.
Preferiblemente, los metales de relleno de
soldadura fuerte a base de níquel/cromo se basan en una aleación
que está en un estado estructural metaestable que tiene al menos
aproximadamente 90% de estructura vítrea, más preferiblemente tiene
al menos aproximadamente 92% de estructura vítrea, y muy
preferiblemente tiene al menos aproximadamente 95% de estructura
vítrea. Tales aleaciones también se denominan frecuentemente en la
técnica "aleaciones metálicas amorfas". Otros ejemplos de
metales de relleno de soldadura fuerte a base de níquel/cromo
basados en aleaciones que se puede usar como metales de relleno de
soldadura fuerte descritos en la presente memoria y que se
comercializan actualmente incluyen: los que según la clasificación
ANSI A5.8 (según la Sociedad Americana de Soldadura) son metales de
relleno BNi-1, BNi-1a,
BNi-2, BNi-5,
BNi-7,BNi-9, BNi-10,
BNi-11, y BCo-1 así como
subcategorías de cada uno. Los ejemplos de aleaciones a base de Ni
y de Ni/Cr preferidas útiles como los metales de relleno de
soldadura fuerte a base de níquel/cromo que tienen composiciones
químicas como se ha descrito anteriormente y que se comercializan
actualmente incluyen composiciones: BNi-2,
BNi-5a, y BNi-5b según la
Clasificación ANSI/A5.8 antes mencionada. Idealmente, los metales de
relleno de soldadura fuerte a base de níquel/cromo usados según la
presente invención están en forma de lámina dúctil que se puede
manejar fácilmente y, cuando sea necesario, conformar para encaje en
contornos o conformar a las formas complejas necesarias. También
idealmente, los metales de relleno de soldadura fuerte amorfos a
base de níquel/cromo son de composición esencialmente homogénea y no
incluyen aglutinantes orgánicos, tal como aglutinantes orgánicos
que proporcionarían la posibilidad de formación de vacíos o la
deposición de residuos contaminantes durante la soldadura
fuerte.
En otro aspecto de la invención se facilita un
método para la fabricación de un termointercambiador u otro conjunto
que tiene juntas de soldadura fuerte, incluyendo dicho método el
paso de proceso de proporcionar una preforma de lámina de soldadura
fuerte incluyendo una aleación de metal amorfo en contacto con uno
o varios elementos de dicho termointercambiador u otro conjunto,
teniendo dicha preforma de lámina de soldadura fuerte una
configuración tridimensional no plana irreversiblemente deformada
incluyendo una cara plana primaria con al menos una perforación que
pasa a su través, y calentar las partes yuxtapuestas y el material
de soldadura fuerte en condiciones apropiadas para hacer que se
funda el material de soldadura fuerte; y enfriar después la
aleación de relleno de soldadura fuerte fundida para producir una
junta soldada con soldadura fuerte.
Preferiblemente, en el proceso antes descrito, el
calentamiento de las partes yuxtapuestas para producir la soldadura
fuerte de las partes se produce en un horno cerrado en presencia de
un gas protector tal como argón o nitrógeno. Alternativamente, el
calentamiento se puede producir también en un horno cerrado en
condiciones de vacío y en algunos casos se prefiere. Estas
condiciones de soldadura fuerte se utilizan típicamente en la
industria para lograr alta resistencia e integridad de la junta al
utilizar metales de relleno conteniendo elementos de oxígeno activo
tales como boro, silicio, y fósforo.
Una preforma de lámina de soldadura fuerte según
una primera realización realizada de la invención tiene una
configuración generalmente circular, de la que cuelgan una o varias
lengüetas. Según esta realización preferida, el diámetro del
círculo corresponde al diámetro de la chapa en la que se instalará
la preforma de lámina de soldadura fuerte, y la pluralidad de
lengüetas son parte de la preforma de lámina de soldadura fuerte.
Se pretende que éstas se plieguen o curven de tal manera que la
línea de plegado o curvatura corresponda también al borde de una
chapa. El tamaño y las dimensiones de estas lengüetas se deberán
determinar adecuadamente para acomodar apropiadamente la chapa. La
preforma de lámina de soldadura fuerte también incluye al menos una
pero preferiblemente múltiples perforaciones que se forman
convenientemente por hendiduras que pasan a través de la preforma
de lámina de soldadura fuerte. Dichas perforaciones son idénticas,
y cada perforación individual se forma por tres hendiduras que
tienen longitud aproximada o idéntica, intersecando cada hendidura
en su punto medio, y cada una está dividida igualmente radialmente.
Sin embargo, se ha de entender claramente que éste no tiene que ser
el caso y que las perforaciones solamente tienen que ser
discontinuidades que pasan a través de la lámina; su geometría no
siempre es crítica. Sin embargo, según las realizaciones preferidas,
las perforaciones tienen forma de una o varias hendiduras de tal
manera que formen una o varias aletas que están adaptadas para
curvarse o plegarse de tal manera que cuando se monte una o varias
envueltas con la chapa, y después se aplique la preforma de lámina
de soldadura fuerte a la superficie de la chapa (y el extremo de
los tubos) la única o las varias aletas se puedan curvar hacia
dentro al interior del único o los varios tubos. Una pluralidad de
estas aletas también garantiza que haya una probabilidad reducido de
fractura o rotura de la lámina metálica amorfa cuando se curve. Como
conocen los expertos en la técnica, las láminas de metales amorfos
son típicamente bastante quebradizas y también son típicamente
bastante difíciles de maquinar o cortar. Esto se debe de hecho a la
dureza insólitamente alta de estas láminas metálicas. El
solicitante de la presente ha observado, sin embargo, que cuando se
curvan lentamente en radios pequeños, se puede formar pliegues en
las láminas metálicas amorfas que no se rompen típicamente. Así, es
especialmente deseable, durante el plegado o curvado de las láminas
amorfas, mantener un radio relativamente pequeño cuando la preforma
de lámina de soldadura fuerte se curva desde una forma bidimensional
sustancialmente plana a una forma tridimensional sin fisuración.
Idealmente, el radio de curvado se mantendría a no más de
aproximadamente 1 milímetro. Cuando se mantiene un radio pequeño tal
como el descrito anteriormente, se podía introducir frunces o
pliegues efectivos en el metal amorfo y, al mismo tiempo, las
porciones de la lámina metálica amorfa no tenían tendencia
especialmente fuerte a la recuperación elástica o a volver a su
forma no curvada anterior.
Se usa ventajosamente una herramienta de perforar
para introducir la perforación en la preforma de lámina de soldadura
fuerte. La herramienta de perforar incluye un émbolo que tiene una
pluralidad de bordes cortantes. El contorno del émbolo así como la
disposición de los bordes cortantes corresponde al número y tamaño
deseados de la única o las varias hendiduras que se han de
introducir en la preforma de lámina de soldadura fuerte.
Una porción de la herramienta de perforar es una
copa receptora que en un extremo tiene un rebaje que tiene una
correspondencia de acoplamiento con el perfil de los bordes
cortantes y el émbolo. Cuando esté presente, el perfil dentro del
interior del rebaje deberá corresponder idealmente con el perfil de
los bordes cortantes. Debido a las difíciles características de
manipulación de los metales amorfos, el autor de la presente
invención ha hallado que se usa ventajosamente una herramienta
perforadora en dos partes. En la operación, el émbolo y la copa
receptora se retiran para formar entremedio un espacio suficiente
para permitir la introducción de al menos una porción de la preforma
de lámina de soldadura fuerte. En una operación de corte, el émbolo
y la copa receptora se ponen después uno contra otro de tal manera
que se produzca deformación y corte de la preforma de metal de
soldadura fuerte. Después, el émbolo y la copa receptora se retiran
uno de otro de tal manera que la preforma de lámina de soldadura
fuerte se pueda sacar después de la herramienta de perforar.
Naturalmente, se ha de entender que la
configuración de la herramienta de perforar se puede adaptar para
realizar en último término perforaciones que tienen disposiciones
y/o configuraciones diferentes. Además, también se contempla que la
herramienta de perforar incluya no uno, sino más bien una
pluralidad de émbolos y una pluralidad correspondiente de copas
receptoras. En tal disposición, se contempla claramente que durante
una operación de fabricación automática o al menos semiautomática,
una preforma de lámina de soldadura fuerte pueda recibir algunas,
pero preferiblemente todas las perforaciones requeridas en una
operación de estampado. En una cierta realización especialmente
preferida, los elementos de la herramienta de perforar forman parte
de un conjunto de troquel adaptado no sólo para estampar
simultáneamente la perforación mediante una hoja de una aleación de
metal amorfa, sino también para estampar simultáneamente la
configuración periférica general, es decir, la pluralidad de
lengüetas en un solo paso de estampado. En tal operación, se
garantiza una producción exacta de preformas de lámina de soldadura
fuerte.
Después de la operación de perforación, y antes
de la introducción de la preforma de lámina de soldadura fuerte
sobre un conjunto de envuelta y tubo, las lengüetas se curvan
preferiblemente de manera que sean sustancialmente perpendiculares
a una cara plana primaria de la preforma de lámina de soldadura
fuerte. Con respecto a las aletas individuales hechas de la lámina
metálica amorfa intermedio, las hendiduras no tienen que estar
necesariamente curvadas para formar un ángulo con la cara plana
primaria, sino que deseablemente el ángulo resultante está entre
aproximadamente 0-90º con respecto a la cara plana
primaria de la preforma de lámina de soldadura fuerte.
Teniendo en cuenta la descripción anterior, se
puede ver que las preformas de lámina de soldadura fuerte
proporcionadas por los solicitantes de la presente solicitud
suponen un avance técnico sustancial en la técnica referente a la
fabricación de conjuntos soldados con soldadura fuerte, y en
particular termointercambiadores del tipo de envuelta y tubo. El
uso de una preforma de lámina de soldadura fuerte como la aquí
descrita permite la fabricación repetible y fiable de una preforma
de lámina de soldadura fuerte que está dimensionada para
dispositivos de tubos y chapas de dimensiones especiales. Así, para
una pasada de producción donde se ha de fabricar una pluralidad, y
en particular gran número de termointercambiadores de envuelta y
tubo de una configuración particular, el uso de las preformas de
lámina de soldadura fuerte descritas en la presente memoria
proporciona un método especialmente conveniente con el que se puede
realizar la producción. Al mismo tiempo, también es significativo
no pasar por alto las distinciones sustanciales entre la
composición de las preformas de lámina de soldadura fuerte descritas
en la presente memoria, y el estado corriente de la técnica con
relación a composiciones de metal de relleno de soldadura fuerte en
forma de polvo, especialmente en relación a composiciones de pasta
de metales amorfos y el montaje de termointercambiadores del tipo
de envuelta y tubo. Es especialmente significativo señalar que
según las realizaciones preferidas, no hay aglutinantes orgánicos,
u otros materiales orgánicos que se sabe que son la causa de fallo,
en las preformas de lámina de soldadura fuerte según la presente
invención. Esto reduce sustancialmente la probabilidad de juntas con
fallo, y esto es especialmente significativo donde hay que producir
simultáneamente gran número de juntas de soldadura fuerte. Ésta es
una ventaja especialmente importante en termointercambiadores del
tipo de envuelta y tubo en particular donde gran número de tubos
han de ser soldados fiablemente con soldadura fuerte a una o varias
chapas. Esta ventaja técnica es incluso más beneficiosa en vista de
las técnicas conocidas de fabricación de termointercambiadores de
envuelta y tubo de tamaños pequeños. El grosor sustancialmente
uniforme de la preforma de lámina de soldadura fuerte, acoplado con
la colocación exacta de las hendiduras (u otras perforaciones) que
corresponden a la colocación de tubos en chapas, minimiza
sustancialmente todo error posible de fabricación que a menudo
experimentan las técnicas de fabricación conocidas. La mayor parte,
si no todos los riesgos técnicos conocidos en la materia se
eliminan sustancial o completamente con el uso de las preformas de
lámina de soldadura fuerte y los procesos de producción aquí
descritos.
En una realización alternativa de una preforma de
lámina de soldadura fuerte no están presentes lengüetas periféricas.
Esta preforma de lámina de soldadura fuerte está destinada
típicamente a usarse en unión con una tira de preforma de lámina de
soldadura fuerte. Se pretende que la longitud de la tira de preforma
de lámina de soldadura fuerte corresponda a la circunferencia de la
chapa en la que se pretende instalar la tira de preforma de lámina
de soldadura fuerte. Además, según una realización preferida, la
tira de preforma de lámina de soldadura fuerte también incluye una
pluralidad de lengüetas que se extienden desde su lado. Estas
lengüetas tener un perfil de "diente de sierra", es decir, que
cada una es esencialmente un triángulo que tiene una base destinada
a ser la línea de plegado o fruncido. Aunque es ventajoso, también
se puede usar otros perfiles.
Un termointercambiador del tipo de envuelta y
tubo convencional incluye una envuelta, una pluralidad de tubos,
teniendo cada uno un extremo que se extiende a través de un paso de
dimensiones adecuadas a través de una chapa. El diámetro de la
chapa está dimensionado de manera que pueda encajar dentro del
diámetro interno de la envuelta, y para facilitarlo su borde está
ahusado. También se contempla que el diámetro externo de la chapa
deberá tener un espacio libre pequeño con relación al diámetro
interno de la envuelta. Este espacio libre entre la envuelta y la
chapa es generalmente al menos ligeramente mayor que el grosor de
la preforma de lámina de soldadura fuerte. La razón de este espacio
libre es que se contempla que las lengüetas que cuelgan de la cara
plana principal de la preforma se coloquen en contacto con el borde
de la chapa antes de la soldadura fuerte de la preforma de lámina
de soldadura fuerte para formar juntas de soldadura fuerte.
Igualmente, las perforaciones presentes y que pasan a través de la
cara plana también están dimensionadas y dispuestas de tal manera
que coincidan con la colocación y las dimensiones de los extremos de
los tubos. Como se ha descrito previamente con referencia a la
fabricación de las preformas de lámina de soldadura fuerte, esto se
puede hacer fácilmente de forma fiable y repetible.
Con respecto a los pasos de montaje requeridos,
solamente hay que colocar la preforma de lámina de soldadura fuerte
de forma adecuada contra la cara primaria de la chapa, de manera
que las lengüetas se plieguen para contactar o al menos para
extenderse a lo largo de lado del borde ahusado, y que las
perforaciones correspondan con extremos de tubo colocados adecuados
y la chapa. Después, este conjunto se puede introducir en la
envuelta. La operación siguiente, un paso de soldadura fuerte,
puede proseguir según los requisitos específicos necesarios para
los materiales de construcción del conjunto, y con respecto a la
composición de la aleación de metal amorfo usado para formar la
preforma de lámina de soldadura fuerte.
Las lengüetas están interpuestas entre el borde
ahusado de la chapa, y la pared interior de la envuelta. Se requiere
que la chapa y la envuelta estén dimensionadas de forma que
permitan la colocación de las lengüetas entremedio y, que después
de la soldadura fuerte, haya suficiente material de la preforma de
lámina de soldadura fuerte de tal manera que se pueda formar una
junta fiable soldada con soldadura fuerte. Igualmente, las aletas
formadas en las regiones entre las hendiduras que forman cada
perforación se extienden hacia dentro al interior de los tubos
individuales. Éstas no está necesariamente en contacto con la pared
interior de cada tubo; solamente se requiere que la preforma de
lámina de soldadura fuerte sea capaz de contactar físicamente ambos
extremos de cada tubo y la chapa al mismo tiempo.
También se entenderá que también se contemplan
variaciones en las posiciones relativas de los elementos, las cuales
caen dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, en una
variación, la chapa no es esencialmente coincidente con el extremo
de la envuelta, sino que se puede extender hacia fuera, o extenderse
hacia dentro.
También se contempla realizar una disposición
"inversa" de los elementos. En tal disposición inversa, la cara
plana principal de la preforma de lámina de soldadura fuerte se
coloca en el lado de la chapa enfrente de la descrita
anteriormente, y los extremos de cada tubo se pasan a través de la
perforación. De esa manera, las aletas colgantes de cada
perforación se dispersan entre la pared exterior de cada tubo y el
interior de los agujeros que pasan a través de la chapa.
Igualmente, las lengüetas se colocarían entremedio del borde de la
chapa, y la pared interior de la envuelta, aunque con los extremos
de cada una de las lengüetas mirando hacia fuera del interior del
intercambiador de envuelta y tubo montado. En esta disposición
inversa, la preforma de lámina de soldadura fuerte está en la cara
de la chapa que está en el interior del conjunto de envuelta y
tubo. Tal disposición inversa puede ser ventajosa en particular con
un conjunto de envuelta y tubo que tiene una pluralidad de tubos con
chapas en extremos opuestos de los tubos, una chapa puede incluir
una preforma de lámina de soldadura fuerte aplicada en la cara de
una primera chapa según la realización descrita antes, mientras que
la otra chapa en el extremo opuesto de los tubos puede tener una
preforma de lámina de soldadura fuerte aplicada en una disposición
inversa, como se ha descrito anteriormente. Tal disposición de las
preformas de lámina de soldadura fuerte facilita en gran medida la
introducción del conjunto de envuelta y tubo en la envuelta.
En otra realización preferida de la invención se
estampa chapa que incluye una pluralidad de pasos a su través, cada
uno de los cuales está adaptado para recibir un extremo de un tubo
de una pluralidad de tubos que forman parte de un conjunto de
envuelta y tubo. La chapa estampada incluye un borde que está
adaptado para poder encajarse dentro de la pared interior de la
envuelta cuando se monta el termointercambiador de envuelta y tubo.
Una preforma de lámina de soldadura fuerte incluye una pluralidad
de perforaciones adecuadamente dimensionadas y colocadas de forma
adecuada que corresponden a la disposición de los extremos de tubo
y la chapa estampada de extremo. Esta preforma de lámina de
soldadura fuerte no incluye lengüetas periféricas, y el diámetro de
la preforma de lámina de soldadura fuerte está destinada a encajar
dentro de los confines de la chapa estampada. El diámetro no es
crítico; solamente se requiere que porciones de la preforma de
lámina de soldadura fuerte hagan simultáneamente contacto con los
extremos de tubo y los agujeros que pasan a través de la chapa
estampada. Una tira de preforma de lámina de soldadura fuerte
también está destinada a tener una longitud igual o mayor que el
diámetro de la chapa estampada. Esta tira de preforma de lámina de
soldadura fuerte está dispuesta para formar en general un círculo y
está adaptada para colocarse de tal manera que al menos parte de
dicha tira de preforma de lámina de soldadura fuerte pueda estar
interpuesta entre al menos una porción de la envuelta y la chapa
estampada. De esa manera, durante el paso de calentamiento y
soldadura fuerte, se puede asegurar una junta soldada con soldadura
fuerte entre la envuelta y la chapa estampada.
La preforma de lámina de soldadura fuerte
contacta simultáneamente al menos porciones de la chapa estampada, y
los extremos de los tubos. De nuevo, porciones de las aletas
formadas por las perforaciones se desvían y curvan de manera que se
dirijan hacia dentro hacia el interior de los tubos. La tira de
preforma de lámina de soldadura fuerte está yuxtapuesta entre
porciones de la chapa estampada y la envuelta.
Después de la colocación de estos elementos según
la disposición descrita anteriormente, se contempla realizar un paso
de soldadura fuerte convencional de tal manera que la preforma de
lámina de soldadura fuerte y la tira de preforma de lámina de
soldadura fuerte se fundan al menos parcialmente, y, cuando se
enfrían, formen una junta soldada con soldadura fuerte entre los
elementos respectivos.
La presente invención también proporciona métodos
para la fabricación de un termointercambiador u otro conjunto que
tiene juntas de soldadura fuerte, incluyendo dicho método los pasos
de proceso de:
proporcionar una preforma de una composición de
lámina de soldadura fuerte de una aleación de metal amorfo en
contacto con uno o varios elementos de dicho termointercambiador u
otro conjunto durante su fabricación; teniendo dicha preforma de
lámina de soldadura fuerte una configuración tridimensional no plana
irreversiblemente deformada incluyendo una cara plana primaria con
al menos una perforación que pasa a su través, y
Someter después el termointercambiador u otro
conjunto a condiciones adecuadas para efectuar al menos fusión
parcial de dicha preforma para formar juntas de soldadura
fuerte.
Una técnica para la fabricación de
termointercambiadores del tipo de envuelta y tubo utilizando las
preformas de lámina de soldadura fuerte según la invención se
describe más adelante. Según esta técnica, una primera chapa está
provista de una preforma de lámina de soldadura fuerte. Esta chapa
se introduce dentro de un extremo de una envuelta para garantizar
que las lengüetas se coloquen entre los bordes de la chapa y el
diámetro interno de la envuelta. La preforma de lámina de soldadura
fuerte se coloca en la cara de la chapa que está orientada hacia
fuera del interior de la envuelta. En un paso de fabricación
siguiente, se introducen tubos a través del extremo abierto de la
envuelta para garantizar que al menos un extremo de cada uno de los
tubos se introduzca dentro de la chapa. También se ha previsto una
segunda chapa y una preforma de lámina de soldadura fuerte se
aplica a una de sus caras; se pretende que la cara esté orientada
hacia fuera del interior de la envuelta. Para facilitar la
colocación de los extremos de los tubos en la segunda chapa, y para
garantizar buena alineación entre los extremos de los tubos, la
segunda chapa y la envuelta, puede ser ventajoso utilizar medios de
guía. Los medios de guía ejemplares incluyen varillas que se
introducen convenientemente en el interior de cada uno de los tubos
y que después pasan a través de los agujeros apropiados dentro de
la segunda chapa. De esta forma, se puede garantizar la alineación
apropiada de los respectivos extremos de tubo, y agujeros en la
segunda chapa cuando la segunda chapa se introduce posteriormente
dentro de los extremos de la envuelta. Estos medios de guía se
retiran convenientemente antes de un paso de soldadura fuerte. Se
entiende naturalmente que el uso de medios de guía es opcional a la
técnica aquí descrita.
Como el paso siguiente de la técnica, el conjunto
así montado se somete después a condiciones apropiadas de soldadura
fuerte para garantizar la formación de juntas de soldadura fuerte
entre los extremos de los tubos, las chapas primera y segunda y al
menos porciones de la envuelta.
Según una segunda técnica para la fabricación de
un conjunto útil en un termointercambiador de envuelta y tubo, se
pone en práctica una secuencia similar, aunque ligeramente
alterada, de pasos de montaje. Según esta técnica, los primeros
extremos de tubos se introducen en agujeros apropiados en las
chapas primera y segunda. Después, en la cara de la primera chapa
que se dirigirá en último término hacia fuera del
termointercambiador de envuelta y tubo montado, se coloca una
preforma de lámina de soldadura fuerte. En la segunda chapa, se
coloca también en la superficie de dicha chapa que se dirigirá en
último término hacia fuera de la envuelta una preforma de lámina de
soldadura fuerte. A continuación, la primera chapa, los tubos
montados y la segunda chapa se introducen posteriormente en un
extremo de una envuelta de dimensiones apropiadas y después se
desplaza a través de la envuelta a sus posiciones finales. En tal
método, el conjunto de las chapas primera y segunda, los tubos y
las preformas de lámina de soldadura fuerte hacen de un émbolo o
pistón cuando se mueven a través de la envuelta. Para garantizar la
soldadura fuerte de la segunda chapa a la envuelta, es ventajoso
rodear el borde de la segunda chapa con una tira de preforma de
lámina de soldadura fuerte, o en alternativa, con un aro de preforma
de lámina de soldadura fuerte. De esta forma, cuando se termina el
montaje, una preforma de lámina de soldadura fuerte está en
contacto entre los bordes de cada una de las chapas así como en las
caras exteriores de las chapas y los extremos de cada uno de los
tubos.
Después, el conjunto se somete posteriormente a
condiciones apropiadas para garantizar que se produzca soldadura
fuerte.
Como se ha mencionado brevemente, se puede usar
un aro de preforma de lámina de soldadura fuerte alternativo en
lugar de una tira de preforma de lámina de soldadura fuerte. El aro
de preforma de lámina de soldadura fuerte incluye una serie de
lengüetas periféricas colgando de una región circular interior. Las
lengüetas se pueden curvar del plano de la cara circular y formar
una preforma tridimensional que es especialmente útil en unión con
una preforma de lámina de soldadura fuerte.
Una tercera técnica para la fabricación de un
conjunto útil en la producción de un termointercambiador de
envuelta en tubo incluye la colocación de preformas de lámina de
soldadura fuerte en cada una de dos chapas de extremo así como una
preforma de lámina de soldadura fuerte en cada extremo de la
envuelta entre cada extremo y una de dichas chapas. La
configuración de las preformas de lámina de soldadura fuerte en
cada extremo de la envuelta entre cada extremo y una de las chapas
puede ser según las tiras de preforma de lámina de soldadura fuerte
o el aro de preforma de lámina de soldadura fuerte.
Según esta técnica, también se utilizan
ventajosamente medios de guía que son beneficiosos para garantizar
buenas alineaciones entre los extremos de cada uno de los tubos y
cada una de las chapas. Según esta técnica, cada uno de los tubos
tiene uno o más medios de guía asociados. Los medios de guía son
agujeros pasantes de dimensiones adecuadas en cada una de las
chapas. En la cara de cada una de las chapas, que se dirigirá en
último término hacia fuera del interior del termointercambiador de
envuelta en tubo, se coloca una preforma de lámina de soldadura
fuerte. A continuación, la primera chapa se desplaza en una
dirección tal que se introduzca apropiadamente dentro de la
envuelta y además de tal manera que los extremos de cada uno de los
tubos se introduzcan en un agujero de dimensiones adecuadas dentro
de la primera chapa. Además, hay que procurar garantizar que la
preforma de lámina de soldadura fuerte también se coloque entre el
borde ahusado de la chapa y la pared interior de la envuelta. De
forma similar, la segunda chapa también se introduce igualmente en
el interior de la envuelta, los extremos opuestos de los tubos se
introducen en agujeros de dimensiones adecuadas dentro de dicha
segunda chapa, y la preforma de lámina de soldadura fuerte también
se coloca entre el borde ahusado y la pared interior de la
envuelta. Convenientemente, los medios de guía se sacan del
termointercambiador de envuelta en tubo así montado, y después dicho
termointercambiador de envuelta en tubo se somete a condiciones
apropiadas para solidificar las preformas de lámina de soldadura
fuerte y formar juntas de soldadura fuerte.
Se entenderá naturalmente que la utilidad de la
presente invención no se limita a la fabricación de
termointercambiadores sino que también tiene aplicación en
cualquier aplicación donde se desee unir dos o más piezas metálicas
por soldadura fuerte.
Se produce una preforma de lámina de soldadura
fuerte. Se hace un troquel de corte de metal que tiene una
configuración apropiada para estampar la preforma de lámina de
soldadura fuerte. Este troquel se utiliza después para estampar una
preforma de lámina de soldadura fuerte en una sola operación de
estampado. Según este ejemplo, se contempla que las perforaciones
también se estampen simultáneamente en esta única operación de
estampado.
Se produce una preforma de lámina de soldadura
fuerte en una operación de estampado en dos fases. En primer lugar,
se utiliza un troquel de corte de metal que tiene la configuración
para estampar una preforma de lámina de soldadura fuerte, pero sin
perforaciones, para estampar una preforma de una hoja, cinta o tira
de una aleación de metal amorfo. Posteriormente se utiliza una
herramienta de perforar para formar las perforaciones.
Se produce un conjunto termointercambiador de
envuelta en tubo a partir de una pluralidad de tubos que tienen dos
extremos, teniendo una primera chapa al menos un agujero que pasa a
su través recibe un extremo del tubo, y una segunda chapa que tiene
el agujero de una dimensión para recibir el otro extremo del tubo,
estando dimensionada una envuelta para acomodar los extremos, y una
pluralidad de tubos, y preformas de lámina de soldadura fuerte. Los
extremos de tubos apropiados se introducen en agujeros apropiados
en cada una de las chapas, y las preformas de lámina de soldadura
fuerte se colocan en las caras orientadas hacia fuera del interior
de la envuelta. El conjunto de preformas de lámina de soldadura
fuerte, las chapas y la pluralidad de tubos se disponen después en
el interior de la envuelta, y después este conjunto se somete a
condiciones apropiadas de soldadura fuerte para fundir al menos
parcialmente la preforma de lámina de soldadura fuerte y para
realizar juntas de soldadura fuerte entre elementos del
termointercambiador de envuelta en tubo. El conjunto se deja
enfriar después.
Además, también se introduce una tira de preforma
de lámina de soldadura fuerte entre los bordes de cada una de las
chapas y la pared interior de la envuelta.
Aunque se ha descrito en términos de las
realizaciones actualmente preferidas, se ha de entender que la
presente descripción se ha de interpretar a modo de ilustración, y
no a modo de limitación, y que se puede hacer varias modificaciones
y alteraciones evidentes a los expertos en la materia sin apartarse
del alcance de la presente invención.
Claims (14)
1. Un artículo preformado hecho de una lámina de
soldadura fuerte de metal amorfo que tiene una configuración
tridimensional no plana irreversiblemente deformada incluyendo una
cara plana primaria con al menos una perforación que pasa a su
través, estando adaptado dicho artículo para uso en la fabricación
de un conjunto que tiene juntas de soldadura fuerte, incluyendo
dicha fabricación la soldadura fuerte de una pluralidad de tubos a
al menos una chapa, y la soldadura fuerte de dicha chapa a una
envuelta que encierra dicha pluralidad de tubos y dicha al menos
única chapa.
2. El artículo preformado según la reivindicación
1, donde la lámina de soldadura fuerte de metal amorfo es una
Aleación a base de Ni o Ni/Cr.
3. El artículo preformado según la reivindicación
1, donde la lámina de soldadura fuerte de metal amorfo tiene una
composición representada por la fórmula:
Ni_{a}Co_{b}Cr_{c}B_{d}Si_{e}Fe_{f}Mo_{g}W_{h}X
Donde los subíndices "a", "b",
"c", "d", "e", "f", "g", y "h" son en
porcentaje en peso, y donde "b" está entre aproximadamente 0 y
75, "c" está entre 0 y aproximadamente 25, "d" está entre
0 y aproximadamente 4, "e" está entre 0 y aproximadamente 11,
"f" está entre 0 y aproximadamente 10, "g" está entre 0 y
aproximadamente 5, "h" está entre 0 y aproximadamente 5,
"X" representa otros elementos, incluyendo impurezas presentes
a aproximadamente 1 por ciento en peso, y "a" es el equilibrio
hasta la cantidad total de 100.
4. El artículo preformado según la reivindicación
1, donde la configuración de dicho artículo preformado incluye al
menos una lengüeta curvable dependiendo de dicha cara plana
primaria.
5. El artículo preformado según la reivindicación
1 que incluye:
una preforma de lámina de soldadura fuerte que
tiene una configuración adaptada para usarse en la soldadura fuerte
de dicha pluralidad de tubos a dicha al menos única chapa; y
una tira de preforma de lámina de soldadura
fuerte que tiene una configuración adaptada para usarse para soldar
con soldadura fuerte dicha chapa a dicha envuelta que encierra
dicha pluralidad de tubos y dicha al menos única chapa.
6. Un método para la fabricación de un
termointercambiador u otro conjunto que tiene juntas de soldadura
fuerte, incluyendo dicho método los pasos de proceso de:
proporcionar un artículo preformado hecho de una
lámina de soldadura fuerte de metal amorfo en contacto con uno o
varios elementos de dicho termointercambiador u otro conjunto,
teniendo dicha lámina de soldadura fuerte una configuración
tridimensional no plana irreversiblemente deformada incluyendo una
cara plana primaria con al menos una perforación que pasa a su
través, estando dicho artículo preformado en contacto con dicho uno
o varios elementos de dicho termointercambiador u otro conjunto
durante su fabricación; y
someter después el termointercambiador u otro
conjunto a condiciones adecuadas para efectuar al menos fusión
parcial de dicho artículo preformado para producir juntas de
soldadura fuerte entre elementos de dicho termointercambiador u
otro conjunto.
7. El método según la reivindicación 6, donde
dicho artículo preformado se hace de una lámina de soldadura fuerte
de metal amorfo que es una aleación a base de Ni o de Ni/Cr.
8. El método según la reivindicación 7, donde
dicha lámina de soldadura fuerte de metal amorfo tiene una
composición representada por la fórmula:
Ni_{a}Co_{b}Cr_{c}B_{d}Si_{e}Fe_{f}Mo_{g}W_{h}X
donde los subíndices "a",
"b", "c", "d", "e", "f", "g", y
"h" son en porcentaje en peso y donde "b" está entre
aproximadamente 0 y 75, "c" está entre 0 y aproximadamente 25,
"d" está entre 0 y aproximadamente 4, "e" está entre 0 y
aproximadamente 11, "f" está entre 0 y aproximadamente 10,
"g" está entre 0 y aproximadamente 5, "h" está entre 0 y
aproximadamente 5, "X" representa otros elementos, incluyendo
impurezas que pueden estar presentes a aproximadamente 1 por ciento
en peso, y "a" es el equilibrio hasta la cantidad total de
100.
9. El método según la reivindicación 6, donde la
configuración de dichos artículos preformados incluye al menos una
lengüeta curvable dependiendo de dicha cara plana primaria.
10. Un termointercambiador u otro conjunto que
tiene juntas de soldadura fuerte fabricadas por un método que
incluye el paso de proceso de proporcionar un artículo preformado
hecho de una lámina de soldadura fuerte de metal amorfo en contacto
con uno o varios elementos de dicho termointercambiador u otro
conjunto, teniendo dicha lámina de soldadura fuerte una
configuración tridimensional no plana irreversiblemente deformada
incluyendo una cara plana primaria con al menos una perforación que
pasa a su través.
11. Un termointercambiador u otro conjunto según
la reivindicación 10, donde dicha lámina de soldadura fuerte de
metal amorfo tiene una composición representada por la fórmula:
Ni_{a}Co_{b}Cr_{c}B_{d}Si_{e}Fe_{f}Mo_{g}W_{h}X
donde los subíndices "a",
"b", "c", "d", "e", "f", "g", y
"h" son en porcentaje en peso y donde "b" está entre
aproximadamente 0 y 75, "c" está entre 0 y aproximadamente 25,
"d" está entre 0 y aproximadamente 4, "e" está entre 0 y
aproximadamente 11, "f" está entre 0 y aproximadamente 10,
"g" está entre 0 y aproximadamente 5, "h" está entre 0 y
aproximadamente 5, "X" representa otros elementos, incluyendo
impurezas presentes a aproximadamente 1 por ciento en peso, y
"a" es el equilibrio hasta la cantidad total de
100.
12. El termointercambiador u otro conjunto según
la reivindicación 10, donde dicho artículo preformado tiene
contornos que encajan dicho uno o varios elementos de dicho
termointercambiador u otro conjunto.
13. Un termointercambiador u otro conjunto según
la reivindicación 10, incluyendo dicho método además el paso de
proceso de someter dicho termointercambiador u otro conjunto a
condiciones adecuadas para efectuar al menos fusión parcial de
dicho artículo preformado para formar juntas de soldadura
fuerte.
14. Un termointercambiador según la
reivindicación 13, incluyendo dichos elementos una pluralidad de
tubos, al menos una chapa, y una envuelta, e incluyendo dicho
método además los pasos de proceso de soldar con soldadura fuerte
dicha pluralidad de tubos a dicha chapa y soldar con soldadura
fuerte dicha chapa a dicha envuelta que encierra dicha pluralidad
de tubos y dicha al menos única chapa, realizándose dichos pasos de
soldadura fuerte usando dicho artículo preformado.
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| US7775414B2 (en) * | 2003-10-04 | 2010-08-17 | Siemens Energy, Inc. | Consumable insert and method of using the same |
| US7845549B2 (en) | 2006-05-31 | 2010-12-07 | General Electric Company | MIM braze preforms |
| EP2174731A1 (en) * | 2008-04-22 | 2010-04-14 | Aic S.A. | Method for forming amorphous foil |
| JP5846646B2 (ja) * | 2010-12-16 | 2016-01-20 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 耐熱性に優れたニッケルろう材 |
| US8960525B2 (en) | 2013-01-31 | 2015-02-24 | General Electric Company | Brazing process and plate assembly |
| US9393646B2 (en) * | 2013-02-12 | 2016-07-19 | General Electric Company | Magnetic nickel base ternary brazing material and method of application |
| WO2014143113A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Edison Welding | Creating clad materials using resistance seam welding |
| US9970089B2 (en) | 2013-12-13 | 2018-05-15 | Metglas, Inc. | Nickel-chromium-phosphorous brazing alloys |
| CN105334305B (zh) * | 2014-07-14 | 2020-10-16 | 霍尼韦尔国际公司 | 多孔构件 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4169744A (en) | 1978-06-28 | 1979-10-02 | Western Gold And Platinum Company | Nickel-chromium-silicon alloy brazing foil |
| US4302515A (en) | 1979-02-01 | 1981-11-24 | Allied Corporation | Nickel brazed articles |
| US4480016A (en) * | 1979-03-30 | 1984-10-30 | Allied Corporation | Homogeneous, ductile brazing foils |
| US4250229A (en) | 1979-04-04 | 1981-02-10 | United Technologies Corporation | Interlayers with amorphous structure for brazing and diffusion bonding |
| US4260666A (en) | 1979-06-18 | 1981-04-07 | Allied Chemical Corporation | Brazed metal articles |
| JPS5870967A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-27 | Matsushita Refrig Co | ろう付け方法 |
| US4676298A (en) * | 1983-04-11 | 1987-06-30 | Allied Corporation | Casting in a low density atmosphere |
| JPS60203329A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-14 | Tsuchiya Mfg Co Ltd | 多板式熱交換器の製造方法 |
| US4801072A (en) * | 1984-08-10 | 1989-01-31 | Allied-Signal Inc. | Homogeneous, ductile brazing foils |
| JPH0412379Y2 (es) * | 1986-03-18 | 1992-03-25 | ||
| JP2752079B2 (ja) * | 1987-04-02 | 1998-05-18 | 株式会社東芝 | 気密性セラミック容器の製造方法 |
| JPH01104466A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-21 | Aisin Seiki Co Ltd | 熱交換器のろう付方法 |
| US4871622A (en) | 1988-04-15 | 1989-10-03 | Allied Signal Inc. | Flexible multilayered brazing materials |
| JPH02147192A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-06 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 環状ろう材の製造方法 |
| JPH06277528A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-04 | Showa Aircraft Ind Co Ltd | 排気ガス浄化装置用の触媒担体 |
| IL118089A (en) * | 1995-05-22 | 2001-06-14 | Allied Signal Inc | Nickel-chrome solder alloys |
| DE19610539A1 (de) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Vacuumschmelze Gmbh | Durch Rascherstarrung herstellbare, duktile Lötfolie |
| JP2000310497A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Toyo Radiator Co Ltd | 高温ガス用カッププレート型熱交換器およびその製造方法 |
| US6551421B1 (en) * | 2000-11-20 | 2003-04-22 | Honeywell International Inc. | Brazing foil performs and their use in the manufacture of heat exchangers |
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