СПОСОБ ПАЙКИ ПЛАСТИНЧАТО-РЕБРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2001 года по МПК B23P15/26 B23K1/08 B23K101/02 

Изобретение относится к технологии машиностроения и аппаратостроения, а именно к способам изготовления пластинчато-ребристых теплообменников.

Известны способы пайки пластинчато-ребристых теплообменников в инертной среде или в вакууме. Пайка теплообменников из алюминиевых элементов требует тщательной подготовки поверхностей, причем особое внимание уделяется защите соединяемых пайкой поверхностей от присутствия паров воды и кислорода в процессе плавления припоя, поскольку и пары воды, и кислород ведут к образованию на поверхности алюминия тугоплавких окислов, препятствующих качественному соединению элементов теплообменника.

Известен способ пайки пластинчато-ребристых теплообменников из алюминиевых сплавов, включающий сборку пакета в виде чередующихся плакированных листовых элементов и гофрированной насадки с образованием теплообменных каналов, размещение пакета в камере, вакуумирование последней, заполнение ее инертным газом с созданием давления ниже атмосферного и последующий нагрев пакета инертным газом до температуры пайки. Этот способ подразумевает после обезгаживания в вакууме нагрев пакета от нагревателя путем свободной конвекции газа в объеме камеры. Однако при использовании такого метода нагрева для крупногабаритного пакета достичь равномерного прогрева по всему объему практически невозможно, поскольку конвективная составляющая теплообмена в каналах пакета очень незначительна из-за газодинамического сопротивления каналов, а кондуктивный теплообмен требует очень большого времени для выравнивания поля температур по объему пакета. Кроме того, при нагреве происходит процесс обезгаживания как материала пакета, так и припоя, покрывающего соединяемые поверхности, причем основную часть продуктов газовыделения из материалов при высоких температурах составляют как раз кислород и пары воды. Но при затрудненной конвекции эти газы эффективно не удаляются от соединяемых поверхностей, что ведет к образованию прочных тугоплавких окислов, препятствующих качественной пайке пакета. В результате получаемые изделия имеют большое количество брака, который чаще всего характеризуется недопустимо большими перетечками между рабочими полостями теплообменника. Зачастую подобный брак трудноустраним.

Решаемая задача: повышение надежности и качества паяного соединения элементов пакета теплообменника путем обеспечения равномерности прогрева пакета и эффективности удаления продуктов газовыделения от соединяемых поверхностей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе пайки пластинчато-ребристых теплообменников из алюминиевых сплавов, включающем сборку пакета в виде чередующихся плакированных листовых элементов и гофрированной насадки с образованием теплообменных каналов, размещение пакета в камере, вакуумирование последней, заполнение ее инертным газом с созданием давления ниже атмосферного и последующий нагрев пакета инертным газом до температуры пайки, нагрев пакета инертным газом осуществляют за счет организации его циркуляции через нагреватель и теплообменные каналы пакета, при этом инертный газ пропускают через систему очистки от примесей и контролируют количество примесей в нем на входе в теплообменные каналы и на выходе из них. Кроме того, направление потока инертного газа в теплообменных каналах периодически изменяют.

Способ заключается в следующем.

Собирают пакет в виде чередующихся плакированных листовых элементов и гофрированной насадки, образующих теплообменные каналы. Этот пакет размещают в вакуумной камере, которую вакуумируют, добиваясь обезгаживания соединяемых поверхностей, которое в начальный момент идет очень интенсивно. Затем камеру заполняют инертным газом, например аргоном, с давлением ниже атмосферного и осуществляют нагрев пакета до температуры пайки. При этом нагрев пакета происходит в результате нагрева инертного газа при помощи нагревателя и организации циркуляции газа, пропускаемого через теплообменные каналы. В процессе нагрева материала пакета газовыделение из него продолжается, но накопления вредных компонентов в зоне пайки не происходит, поскольку продукты газовыделения выносятся из каналов потоком инертного газа. При этом в целях исключения накопления вредных примесей в инертном газе последний пропускают через систему очистки от примесей и контролируют количество примесей в инертном газе на входе в теплообменные каналы и на выходе из них. Количество примесей является основным источником информации о готовности пакета к пайке, т.е. по мере снижения содержания примесей температуру пакета повышают до температуры плавления припоя. Для того чтобы нагрев пакета происходил как можно равномернее, направление потока газа в каналах периодически изменяют.

Таким образом, обеспечивается качество пайки пакета и исключение перетечек между рабочими полостями теплообменника, упрощается система вакуумирования, поскольку не требуется высоковакуумная система откачки для обезгаживания внутренних каналов пакета, а процесс можно производить при более высоком давлении, обеспечивая удаление вредных продуктов газовыделения потоком инертного газа. Кроме того, сокращается время пайки, т.к. удаление примесей потоком более эффективно, а достижение температуры пайки во внутреннем объеме пакета происходит быстрее ввиду интенсификации теплообмена.

Изобретение может быть использовано в машиностроении при изготовлении пластинчато-ребристых теплообменников. Сборку пакета теплообменников осуществляют в виде чередующихся плакированных листовых элементов и гофрированной насадки с образованием теплообменных каналов. Пакет размещают в камере и вакуумируют. Заполняют камеру инертным газом с созданием давления ниже атмосферного и нагревают пакет до температуры пайки. Нагрев осуществляют инертным газом за счет организации его циркуляции через нагреватель и теплообменные каналы пакета. Повышение надежности и качества паяного соединения достигается тем, что инертный газ пропускают через систему очистки от примесей и контролируют количество примесей в нем на входе в теплообменные каналы и на выходе из них. Направление потока инертного газа в теплообменных каналах можно периодически изменять. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ пайки пластинчато-ребристых теплообменников из алюминиевых сплавов, включающий сборку пакета в виде чередующихся плакированных листовых элементов и гофрированной насадки с образованием теплообменных каналов, размещение пакета в камере, вакуумирование последней, заполнение ее инертным газом с созданием давления ниже атмосферного и последующий нагрев пакета инертным газом до температуры пайки, отличающийся тем, что нагрев пакета инертным газом осуществляют за счет организации его циркуляции через нагреватель и теплообменные каналы пакета, при этом инертный газ пропускают через систему очистки от примесей и контролируют количество примесей в нем на входе в теплообменные каналы и на выходе из них. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что направление потока инертного газа в теплообменных каналах периодически изменяют.