SU1671427A1

SU1671427A1 - Способ дуговой сварки коллекторных крышек теплообменников с па ным пакетом

Info

Publication number: SU1671427A1
Application number: SU884430797A
Authority: SU
Inventors: Олег Михайлович Новиков; Владимир Омарович Токарев; Юрий Анатольевич Киров; Виктор Иванович Кулик; Олег Евгеньевич Островский; Евгений Михайлович Борисов; Олег Борисович Щербаков; Анатолий Дмитриевич Панферов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2190
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1991-08-23

Abstract

Изобретение может быть использовано при изготовлении па носварных конструкций пластинчатых теплообменников. Цель изобретени - повышение качества па носварных соединений при изготовлении теплообменников из алюминиевых сплавов. Соединение коллекторных крышек с па ным пакетом осуществл ют дуговой сваркой. В моменты пересечени сварным швом па ных соединений воздействуют на дугу знакопеременным магнитным полем частотой не менее 25 Гц и напр женностью H, котора выражаетс зависимостью H = (1,0...1,5) [T_пл + T_пл (1 - N) - T_пл], где T_пл - температура плавлени основного металла, °С

T_пл - температура плавлени присадочного металла, °С

T_пл - температура плавлени припо , °С

N = 0,2...0,4 - дол участи основного металла в формировании сварного шва. Температура плавлени присадочного металла должна быть ниже температуры плавлени основного металла и находитс в интервале (1,0 - 1,1) T_пл. В способе учитываютс теплофизические свойства свариваемых материалов и колебани дуги, вследствие чего расшир етс возможность регулировани глубины проплавлени . В результате снижаетс веро тность нарушени целостности па ного соединени . 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс к производству пластинчатых теплообменников и может быть использовано при изготовлении па носварных конструкций пластинчатых теплообменников из алюминиевых сплавов.

Целью изобретени вл етс повышение качества па носварных соединений при изготовлении теплообменников из алюминиевых сплавов.

На чертеже показан па носвэрной узел пластинчатого теплообменника.

Соединение коллекторных крышек с па ным пакетом осуществл ют дуговой сваркой с присадочным металлом. При этом в местах пересечени па ных соединений сварным швом на дугу воздействуют продольным знакопеременным магнитным полем частотой свыше 25 Гц, напр женность которого (Н) выражаетс зависимостью: Н (1.0-1.5) Т„лосн + Тплприс (1-п)Т ПР1

I пл J,

где Тпл°сн - температура плавлени основного металла, °С;

Тплприс - температура плавлени присадочного металла, °С,

о Ј

hO

т ПР 1 пл

температура плавлени припо ,

°С;

п - дол участи основного металла в формировании сварного шва, п 2,0..,0,4,

с

(п - у°с- , где Зобщ- площадь поперечного ообщ

сечени всего шва; SOCH - площадь поперечного сечени расплавленной части основного металла),

При этом присадочный металл выбирают с температурой плавлени ниже температуры плавлени основного металла в интервале температур (1,0-1,1)ТПлпр, а долю участи основного металла в формировании сварного шва пыбирают в пределах 0,2-0,4.

Применение знакопеременного магнитного пол обусловлено необходимостью обеспечени симметричной Формы усилени сварного iLiBd без подрезов и получени требуемой структуры сварных швов. Частота изменени магнитного пол при этом должна быть не менее 25 Гц При частоте менее 25 Гц наблюдаетс неравномерна кристаллизаци расплавленного металла. Имеют место нар ду с мелкими равноосными кристаллами крупные, выт нутые де- ндрити. При повышении частоты свыше 25 Гц структура сварного шва мелкозерниста по всему объему. Bepxnnvi предел частоты колебани магнитного пол составл ет 200 Гц, а нижний 25 Гц. При частоте 20 Гц наблюдаетс значительное по сравнению с частотой 25.Гц количество течей после сварки.

Неравномерна кристаллизаци сварного шва не наблюдаетс при сварке с магнитным полем частотой, наход щейс в пределах 25-200 Гц. Известно также, что при кристаллизации металла в виде равноосных , мелкодисперсных крисгал/юв снижаетс склонность к трещинообразованию.

ч

Образование распаев в па ных швах при пересечении сварными швами в значительной мере зависит от величины напр - женности магнитного пол , причем величина напр женности магнитного пол , в свою очередь, св зана с температурой плавлени расплавл емых при сварка материалов: основного и присадочного металла и припо , и подчина етс зависимости Н -- -К Тпл°сн + Тп прис (п-1)-Тплпр. Э. Обозначим К Тпл°СН + ТппПрИС (п-1)-ТРлпр f(Tl.

При значени х Н f(T) воздействие магнитного пол недостаточно дл изменени условий кристаллизации расплавленного металла и обеспечени образовани равноосного зерна. Образуютс кристаллизационные трещины, привод щие к нарушению герметичности па носварных соединений, При Н f(T) происходит нарушение стабильности процесса сварки, вытекание припо

из па ных швов и, как следствие, нарушение герметичности.

Дл предотвращени трещинообразо- вани в па носварных соединени х нарушение сплошности па ных швов в местах

0 пересечени со сварными швами сварку необходимо выполн ть с присадочным металлом , причем температура плавлени его должна быть ниже температуры плавлени осного металла и находитс в интервале

5 (1,0-1,1)7™.

При температурах плавлени присадочного металла меньше температуры плавлени припо вследствие значительной доли легкоплавкого металла увеличиваетс тем0 иературный интервал хрупкости кристаллизующегос металла. Это приводит к повышению трещинообразовани па носварных соединений и, как следствие, увеличению числа течей.

5При температурах плавлени присадочного металла выше 1,1 ТПлпр при кристаллизации расплавленного металла шва происходит вытекание припо из па ных швов в местах пересечени со сварными.

0 Образуютс несплошности, привод щие к нарушению герметичности па но-сварных соединений.

Дол участи основного материала в формировании сварного шва должна быть

5 не более 0,4. В случае, если.дол участи основного материала превышает 0,4, па - носварные швы имеют смешанную структуру (равноосное зерно с крупными дендритами), а в па носварных соединени-.

0 х наблюдаетс значительное число течей. Все ограничительные величины подтверждаютс экспериментально (см. таблицу ).

Под воздействием знакопеременного

5 магнитного пол увеличиваетс подвижность расплавленного металла сварочной ванны, что приводит к снижению химической неоднородности металла шва в местах пересечени с па ным соединением и тем

0 самым к снижению склонности к образованию трещин и газовых полостей.

Вследствие учета теплофизических свойств свариваемых материалов и колебаний дуги расшир етс возможность регули5 ровани глубины проплавлени и, тем самым, снижени веро тности нарушени целостности па ного соединени .

Уменьшение трещинообразовани , сокращение количества газовых полостей и предотвращение распаев приводит к повышению герметичности па носварных соединений .

П р и м е р. Из набора пластин и гофров из алюминиевого сплава АМц па ют припоем СИЛ-0 при Т 630°С пакеты теплообменников 1 размером 100x350x500. К торцам па ных пакетов приваривают аргонодуго- вой сваркой коллекторные крышки 2 из сплава АМц толщиной 2,0 мм, при этом сварные швы 3 пересекают шестнадцать па ных швов 4 с каждой длинной стороны крышки. Режим сварки: ток переменный 1Св 180-190 А; Уев 10 м/ч; ид 13 В.

В качестве присадочных материалов используют проволоки диаметром 2,0 мм из сплавов АК-5 с ТПл 630°С и прутки диаметром 1,5 мм из сплавов СИЛ-0 с Тпл 580°С. АЛ-4 с ТПл 610°С, температура плавлени которых не превышает температуру плавлени основного материала (ТПлосн 654°С) и находитс в пределах (1,0-1,1) ТПлосн.

В момент касани переднего кра сварочной ванны с па ным швом с помощью сопла-соленоида, установленного на сварочную горелку, производ т наведение на сварочную дугу импульсного магнитного пол напр женностью 25-90 Э.

В момент полного прохождени сварочной ванны через па ный шов (касание па ного шва хвостовым краем ванны) магнитное поле отключают Частота магнитного пол составл ет 25-200 Гц. При К 1 оптимальную напра женность магнитного пол определ ют расчетным путем из выра- жени Н Тплосн + Тплприс (1-п)-Тплпр. где осн - температура плавлени сплава

i пл

прис

АМц, С; Тпл - температура плавлени присадочного металла, °С; ТПлпр - температура плавлени припо (в данном случае СИЛ-0), °С; л - дол участи основного металла в формировании сварного шва (определ ют путем измерени планиметром площадей поперечного сечени наплавленного и расплавленного основного металла, при этом п не превышает 0.4.

В таблице приведены экспериментальные данные по сварке макетов теплообменников с воздействием магнитного пол в местах пересечени сварных швов с па ными .

Предлагаемый способ изготовлени пластинчатых теплообменников из алюминиевых сплавов, например из сплава АМц, позвол ет в 1,5-2 раза сократить производ0 ственный цикл изготовлени теплообменников за счет сокращени ремонтных работ, а также обеспечить получение вакуумно- плотной структуры всех пэчносварных соединений издели , что, в свою очередь,

5 повысит эксплуатационную надежность по сравнению с известными конструкци ми и снизит не менее чем в два раза себестоимость выпускаемой продукции.

Claims

Формула изобретени

0Способ дуговой сварки коллекторых

крышек теплообменников с па ным nake- том, при котором используют присадочный металл, отличающийс тем, что, с целью повышени качества па носварных

5 соединений при изготовлении теплообменников из алюминиевых сплавов, в моменты пересечени сварным швом па ных соединений на дугу воздействуют знакопеременным продольным магнитным полем с

0 частотой импульсов 25-200 Гц и напр женностью , определ емой из математического выражени

Н - (1,0...1,5) Тплс

+ т,

прис M-nV (1-п)5 где Т, ос

т 1 3 I пл J, о,

I

температура плавлени основного металла, °С;

Гплприг - температура плавлени присадочного металла, °С;

Тплпр - температура плавлени припо 0 в па ных соединени х, °С;

п 0,2.,.0.4 - дол участи основного металла в формировании сварного шва, при этом выбирают присадочной металл с температурой плавлени ниже температуры 5 плавлени основного металла в интервала температур (1,0-1,1) ТПлпр.

Сварка по ОБЩЕПРИНЯТОЙ технологии неплав щимс электродом на переменном токе с присадочной проволокой ЛНц

Сварка неплав щимс электродом на переменном токе с магнитным полем и гтнсадоччой проволокой ЛК-5

Сварка непл н щинс электродом на переменном токе с магнитным полем н прн- с дочной проволокой АК-5

То же

74

35

50

20

12

0,88

Сварки неплажюцпчс электродом на переменном токе с магнитным полем н присадочной проволокой АК-5

То же

Сварке неплав щимс электродом на переменном токе с магнитным полем и приселочным металлом СШ1-0

Сварка неплав пшмс электродом на переменном гоке с магнитным полем и присадочным металлом

Сварка неплав щимс тпектдом на переменном токе с магнитным полем н присадочным металлом 115 75Л

Примечай

и е. и1 |чь1 чаючie получены при сварке пакетов теплообменников размером

(Ч мм по 3 шт па каждый вариант сварки. Режим сварки: Ico B

л/ i; dnpMO 2,0 мч.

20

25

50

1,25

40

40

50

1,0

15

20

50

1,34

4