SU1738543A1 - Способ изготовлени панельных теплообменников - Google Patents

Abstract

Использование: в машиностроении и других отрасл х промышленности при производстве панельных теплообменников. Сущность изобретени : способ включает формовку на рулонных полосах продольных и поперечных каналов и сварку полос контактной роликовой сваркой и точечной сваркой межканальных промежутков. Перед совмещением отформованные полосы предварительно искривл ют по дуге с остаточной величиной прогиба 0,015-0,025 длины поперечных каналов. При совмещении полосы выпр мл ют до смыкани  продольных каналов. 1 з. п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к механической обработке давлением и сварке листового металла и может быть использовано в машиностроении , металлургии, других отрасл х промышленности при производстве панельных теплообменников.

Известен способ изготовлени  панельных теплообменников, согласно которому на каждой из двух полос продольные и поперечные каналы отформовывают в одной паре валков, после чего отформованные полосы совмещают, точечной контактной сваркой соедин ют межканальные промежутки , а затем выполн ют продольные и поперечные швы роликовой контактной сваркой и разрезают на отдельные типоразмеры по плоским участкам между ними.

Недостатками описанного аналога  вл етс  сравнительнр небольша  глубина поперечных каналов и наличие в р де случае некачественной точечной сварки.

Известен также способ изготовлени  штампосварных теплообменников, в соответствии с которым сначала на полосах отформовывают продольные каналы, а затем поперечные (блоками) с промежутками между блоками, сваривают точечной сваркой межканальные промежутки, шовной - продольные боковые участки и поперечные участки между блоками, а затем разрезают на необходимые типоразмеры.

Недостатками этого способа  вл ютс  увеличенный расход металла за счет межмодульных промежутков, непровары металла на участках точечной сварки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  панельных теплообменников, согласно которому на полосах последовательно формуют продольные и поперечные каналы, совмещают полосы, соедин ют точечной сваркой межгофровые промежутки, а затем выполн ют продольные сварные

VI w

00

ел

N

со

швы, режут на отдельные типоразмеры и выполн ют поперечные швы.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что на участках точечной сварки имеют место непровары и микротрещины металла, которые привод т к уменьшению прочностных свойств и выхода годных изделий .

Указанные недостатки обусловлены следующим.

При формовке в валках, вследствие различной по ширине полосы деформации металла , отформованные полосы поперечно изгибаютс  таким образом, что выпуклые центральные участки удалены друг от друга. Поэтому при совмещении полосы не соприкасаютс  по всей ширине, образу  так называемые хлопуны. Причем убрать их путем приложени  усили  сжати  не представл етс  возможным, так как после сн ти  нагрузки металл из-за пружинени  возвращаетс  в исходное положение. При осуществлении точечной сварки межканальных промежутков за счет усили  прижима электродов и нагрева металла полосы выпр мл ютс  и свариваютс  (металл при выпр млении перемещаетс  от центра к периферии , чему способствуют несваренные боковые участки).

Вместе с тем усили  прижима электродов не всегда достаточно дл  полного выпр млени  и смыкани  полос (причем, чем меньше шаг и больше глубина каналов, тем величина прогиба и жесткость полосы больше , и выпр мить ее труднее). В результате из-за увеличенного зазора между свариваемым металлом образуютс  непровары.

Кроме того, в св зи с особенностью процесса валковой формовки поперечные каналы на полосе отформовываютс  несимметричными . В частности второе (по на- правлению формовки) ребро канала превышает первое. Поэтому при совмещении полос их межканальные промежутки со- прикасаютс  лишь на участках, прилегающим непосредственно к вторым ребрам. Далее от них (в сторону первых ребер) имеет место зазор, величина которого растет с увеличением размеров межканальных промежутков.

Размещение сварных точек на участках межканальных промежутков с увеличением зазора также может привести к непроварам металла.

Таким образом, наличие хлопунов и неравномерного зазора на участках прилегани  металла межканальных промежутков снижает качество точечной сварки, что уменьшает выход годного, а также приводит к увеличению расхода электродов и электроэнергии , снижению производительности из-за увеличени  числа остановок процесса изготовлени  дл  заточки и замены электродов .

Целью изобретени   вл етс  повышение качества путем предотвращени  непро- вара металла на межканальных промежутках.

Дл  достижени  указанной цели в спо0 собе изготовлени  панельных теплообменников осуществл ют отформовку на двух рулонных полосах продольных и поперечных каналов, поперечно искривл ют полосы по дуге выпуклостью друг к другу, обеспечи5 ва  при этом величину остаточного прогиба, равную 0,015-0,025 длины поперечных каналов , а затем совмещают полосы и выпр м- л ют их путем смыкани  продольных каналов, выполн ют продольные сварные

0 швы, после чего соедин ют точечной контактной сваркой межканальные промежутки , режут на отдельные типоразмеры, выполн ют поперечные швы и присоедин ют штуцеры. При отформовке каналов в не5 скольких технологических переходах поперечное искривление полос осуществл ют одновременно с окончательной отфор- мовкой продольных каналов.

Сварные точки располагают на участках

0 межканальных промежутков, примыкающих непосредственно к поперечным каналам по ходу движени  полос.

Поперечное искривление отформованных полос по дуге выпуклостью друг к другу

5 с последующим выпр млением при совмещении полос необходимо дл  того, чтобы обеспечить плотное соприкосновение металла по всей ширине и исключить по вление хлопунов. Полосы искривл ют по дуге,

0 с целью более равномерной деформации металла по всей ширине и соответственно более равномерному прилеганию полос друг к другу при их выпр млении.

Выпр мление полос путем смыкани 

5 продольных каналов позвол ет осуществл ть равномерное выпр мление от середины полосы к периферии при минимальных усили х, а также обеспечивать совпадение полосы по ширине.

0 Первоначальное выполнение продольных сварных швов позвол ет жестко зафиксировать полосы в выпр мленном и прижатом друг к другу состо нии.

Последующа  точечна  контактна 

5 сварка межканальных промежутков, вследствие плотного соприкосновени  полос, обеспечивает получение качественного сварного соединени , а следовательно, увеличение выхода годного при изготовлении теплообменников.

Расположение сварных точек на участках межканальных промежутков, примыкающих непосредственно к поперечным каналам по ходу движени  полос (в случае относительного большого рассто ни  между поперечными каналами) позвол ет улучшить качество сварного соединени . Это обусловлено тем, что именно на указанных участках имеет место плотное соприкосновение полос.

Дл  осуществлени  признаков, отмеченных в формуле изобретени , необходимо наличие оборудовани  дл  валковой формовки, а также машин дл  контактной роликовой и точечной сварки.

Выбор граничных параметров, а именно величины поперечного прогиба, равной 0,015-0,025 длины поперечных каналов, обусловлен необходимостью получени  при выпр млении полос преимущественно упругих деформаций, которые обеспечивают необходимое усилие прижима сомкнутых полос. При этом нижнее граничное значение используетс  при отформовке каналов с h/t 0,18, а верхнее h/t 0,12 (h - глубина канала, t- рассто ние между каналами (шаг).

Отклонение величины прогиба от указанных значений приведет к следующему: при увеличении прогиба растет величина пластических деформаций металла, что приводит к снижению качества готовых изделий; при уменьшении не обеспечиваетс  достаточный прмжкм полос друг к другу после их выпр млени .

Проведенный анализ предлагаемого способа изготовлени  панельныхтеплооб- менников свидетельствует, что положительный эффект при осуществлении изобретени  получен благодар  тому, что по сравнению с известным при совмещении полос обеспечено их соприкосновение по всей ширине, т. е. предотвращено образование хлопунов, а следовательно, улучшитс  качество сварных точек и увеличитс  выход годной продукции.

На фиг. 1 представлена последовательность технологических операций при изготовлении панельного теплообменника; на фиг, 2 - схема совмещени  операций формовки и поперечного изгиба полосы; на фиг. 3 - схема расположени  сварных точек на теплообменнике с относительно большими межканальными промежутками; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

По предлагаемому способу в процессе изготовлени  панельных теплообменников необходимо на двух рулонных полосах 1, шириной В, расположенных на различных уровн х, отформовать в I переходе продольные 2 и поперечные 3 каналы. Затем во II переходе отформованные полосы искривл ют по дуге радиусом В в поперечном направлении выпуклостью 4 друг к дру5 гу до получени  остаточного прогиба f(0,015-0,025) Bi (Bi - длина поперечных каналов). Совмещают полосы до соприкосновени  выпуклост ми 4 и выпр мл ют до смыкани  продольных каналов 2 (III пере0 ход). Благодар  тому, что выпр мление происходит преимущественно в упругой области, а предварительное искривление выполнено равномерным (по дуге), упругие деформации металла способствуют относи5 тельно равномерному прижиму полос друг к другу по всей ширине. Далее в IV переходе выполн ют продольные сварные швы 5, зафиксировав тем самым полосы в прижатом друг к другу положении. Выполн ют точеч0 ную сварку 6 межканальных промежутков 7, после чего производ т поперечную резку на отдельные типоразмеры 8 длиной L (переход V). В IV переходе выполн ют поперечные швы 9 и присоедин ют сваркой 10

5 штуцеры 11, получа  готовый теплообменник 12.

В случае пооперационной формовки каналов (в нескольких технологических переходах ) возможно совмещение операций

0 формовки и искривлени  полосы. Так, на полосе 1 в I переходе отформовывают продольные каналы 13, имеющие форму отличную от заданной (более глубокие дл  надежного зажати  полосы). Затем во II пе5 реходе отформовывают поперечные каналы 3, после чего в III переходе переформовывают каналы 13 до получени  каналов 2 заданной формы и размеров и одновременно искривл ют полосу. Это позвол ет при иск0 ривлении создать схему изгиба с раст жением и тем самым значительно уменьшить пружинение металла, а следовательно, получать заданную величину прогиба (без корректировок на пружинени ).

5 В случае относительно большой ширины межканальных промежутков 7 (превышающей в два и более раза диаметр сварной точки 6) целесообразно сварные точки 6 располагать на участках 14 меж0 канальных промежутков 7, примыкающих непосредственно к поперечным каналам 3 по ходу движени  полос (а не по середине, как обычно прин то). При этом сварка осуществл етс  на участках 14,

5 где металл полос плотно соприкасаетс , а участки 15, где имеетс  неравномерный зазор 16 остаетс  вне зоны сварки. Поэтому качество сварного соединени  повышаетс . В св зи с тем, что рассто ние t между свар- точками остаетс  неизменным, прочностные свойства теплообменника не измен ютс .

Способ может быть реализован как с применением метода штамповки в прессах, так и метода формовки в валках, при наличии машин дл  роликовой и точечной контактной сварки.

Так, например, в соответствии со способом проведены эксперименты при изготовлении панельных отопительных радиаторов РСВ-1 с рабочим давлением 0,6 МПа. На полосах 1 шириной мм и толщиной 1,5 мм из стали 08 кп, на которых в валках диаметром 320 мм отформованы трапециевидные продольные каналы 2 (шириной 38 м), глубина 8,5 мм) и поперечные каналы 3 (ширина 29 мм, глубина мм, длина В-| 462мм,рассто ние между ними мм). Полосы поперечно изогнули по дуге до пол- учени  остаточного прогиба ,025x ,5 мм (коэффициент 0,025 прин т в св зи с тем, что ). Затем их совместили до соприкосновени  выпуклых центральных участков, выпр мили, приложив усилие сжати  к продольным каналам 2, и сварили шовной сваркой 5, после этого соединили сварными точками 6 диаметром 9,5 мм межканальные промежутки 7. При этом сварные точки 6 расположили на участках

14,примыкающих непосредственно к поперечным каналам 3 по ходу движени  полос.

По вырезанным через середину сварных точек 6 темплетам установлено следующее . В поперечном направлении (вдоль поперечных каналов) обе полосы плотно соприкасались друг с другом по всей ширине. Качество сварки удовлетворительное. В продольном направлении (разрез А-А) на участках 14 межканальных промежутков 7, примыкающих непосредственно к поперечным каналам 3 по ходу движени  полос, имело место плотное соприкосновение металла и качественна  сварка. На участках

15,примыкающих к каналам 3 против хода движени  полос, наблюдалс  зазор до 0,8 мм.

Однако визуально определить качество сварного соединени  очень сложно, поэтому его оценивали также путем гидроиспытаний на специальном стенде, довод  до разрушени  (разгерметизации) испытываемые радиаторы и фиксиру  при этом внутреннее давление. Его величина, а также вид разрушени  сварного соединени  при различной величине прогиба отформованных полос представлен в таблице.

Как видно изтаблицы,при величине прогиба , равном 0,01 Bi (ниже нижнего граничного параметра),величина пружинени  составл ет 89% от величины прогиба, т. е.

пластические деформации минимальны. Однако эта величина пружинени  составл ет чуть больше половины (58%) наибольшей величины пружинени  (7,2 мм), т. е. усилие

прижима полос при этом также почти в два раза меньше. Кроме того, испытани  на предельное разрушающее давление показало его наименьшую величину (1,9) и произошло оно по сварной точке.

0 При значении прогиба, равного 0,030 Bi (выше верхнего граничного параметра) величина упругих деформаций (пружинени ), хот  и достаточно больша  (6,7 мм) и обеспечивает надежный прижим полос, и испы5 тани  на внутреннее давление дают положительный результат, однако качество ухудшаетс  - имеет место увеличение длины средней части панели на 0,8 мм. При величинах прогиба, равных 0,015-0,025 дли0 на поперечных гофров получаем положительные результаты испытаний.

Способ позвол ет повысить качество и увеличи ь на 0,3% выход годного при изготовлении панельных теплообменников;

5 уменьшить до 10% расход электроэнергии на точечную сварку; уменьшить на 10-15% расход электродов на многоточечных сварочных машинах; уменьшить на 15-20% врем  остановок технологического процес0 са на заточку и замену электродов дл  точечной сварки.

Использование предлагаемого изобретени  не окажет дополнительного отрицательного воздействи  на окружающую

5 среду.

Claims (2)

1.Способ изготовлени  панельных теплообменников , включающий формовку на двух рулонных полосах продольных и попе0 речных каналов, последующее совмещение полос, выполнение контактной сваркой продольных и поперечных швов и точечных соединений межканальных промежутков при перемещении полосы относительно элект5 родов, разрезку на отдельные элементы и присоединение штуцеров, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  качества путем предотвращени  непровара металла, в межканальных промежутках отформован0 ные полосы перед совмещением поперечно деформируют по дуге с величиной остаточного прогиба, равной 0,015-0,025 длины поперечных каналов, при совмещении отформованных полос располагают их вы5 пуклостью одна к другой и выпр мл ют до смыкани  продольных каналов.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что при изготовлении теплообменников с межканальными промежутками, превышающими размеры сварных точек более

чем в два раза, сварные точки на участках межканальных промежутков смещают от

оси симметрии этих промежутков по ходу перемещени  полос при сварке.

Фиг.

ел ел

-bCo

- Ск|

k d (i

c

OsJ

$J

N

Уаправление

движени  лом ос ФигЛ

ФЖЗ

A-A