Способ изготовления теплообменника из алюминиевого сплава Советский патент 1986 года по МПК F28F21/08 

Изобретение относится к области изготовления теплообменной аппаратуры, а более конкретно - к способам изготовления хеплообменных аппаратов пластинчатого и трубчатого типа, предназначенных для работы в системах охлаждения воздуха, масла и топлива . Основной трудностью при изготовле нии теплообмен.н1 аппаратов является операция .соединения 1 азличных элементов теплообменнб1х аппаратов в единую конструкцию, госуществляемая на Практике, в основном за счет использования операции пайки. Обусловлены эти трудности тем, что поверхность алюминия и его сплавов покрыта плотной химически и термодинамически устойчивой окисной пленкой, которая не смачивается при пайке припоями, соединяющими элементы аппарата в единую конструкцию. Известен способ изготовления теплообменных аппаратов путем нагрева собранных требуемым образом деталей.аппаратов в расплаве смеси хлористых и фтористых солей, восстанавливающих или разрушающих окисную пленку на поверхности деталей, что способствует соединению деталей в единую конструкцию. Нагрев аппаратов в расплаве солей обеспечивает в принципе требуемую прочность соединений, однако Is гарантирует высокой коррозионной стойкости изделий в процессе эксплуатации, что объясняется высокой коррозионной активностью остатков солей, практически всегда остающихся после нагрева во внутренних полостях аппаратов. Известен способ изготовления теплообменных аппаратов из алюминия и его сплавов в вакууме без применения коррозионно-активных солей. При зтом способе детали теплообменного аппарата собирают в фиксирующее приспособление и размещают в камере вакуумной печи, размещают рядом со сборкой небольшие куски металлического магния, после чего пбчь герметизируют и откачивают до разрежения 10 мм рт.ст. Продолжая откачку, включают нагрев печи и производят .рбезгаживание при температуре порядка 500 С, после чего заполняют печь осушенным азотом и ведут процесс нагрева изделия в атмосфере азота до температуры 530-577°С. После нагрева сборки до указанной температуры печь вновь гер метизируют и вторично производят откачку печи до создания требуемого разрежения. При этом магний начинает сублимировать, то есть переходить непосредственно из твердого в парообразное состояние. Образующиеся пары магния связывают в печи остаточные пары воды и кислород, способствуя тем самым растеканию припоя по соединяемым поверхностям деталей. Недостатком данного способа является необходимость использования осушенного азота, а также оборудования для его сушки. Кроме того, как показали эксперименты, пары магния слабо проникают в капилляры и узкие каналы внутри теплообменника. Это приводит к тому, что качество и прочность паяных швов теплообменников не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является способ изготовления теплообменного аппарата из алюминиевого сплава путем его нагрева в вакуумном объеме при экранировании поверхности аппарата металлическим слоем. При данном способе изготовление теплообменного аппарата осуществляют следующим образом. Собранные и установленные в фиксирующее приспособление элементы аппарата плотно обертывают (экранируют) тонким слоем алюминиевой фольги, помещают в камеру вакуумной печи и размещают в камере кусочки металлического магния. После этого печь герметизируют, производят откачку до требуемого разрежения и осуществляют нагрев сборки до температуры плавления припоя, который наносят на детали аппарата до их сборки. В процессе нагрева образующиеся пары магния связывают остаточный кислород и пары воды в камере печи, а остаточный кислород и пары воды, находящиеся в объеме сборки аппарата и адсорбированные на поверхности деталей сборок, поглощаются внутренней поверхностью слоя алюминиевой фольги, которой обернута сборка теп-, лообменного аппарата. Как показали проведенные эксперименты, указанный способ обладает рядом существенных недостатков.

Плотная экранировка (обмотка) сборки аппарата затрудняет откачку воздуха из внутренней полости теплообменного аппарата, что значительно увеличивает общее время откачки. Кроме того, плотная экранировка практически не позволяет парам магния проникать внутрь пакета, а так как окисная пленка на поверхности алюминия растет очень быстро и является очень плотной, то оказывается, что задолго до плавления припоя внутренняя поверхность слоя фольги оказывается покрытой слоем окисла. Все это вместе взятое снижает производительность процесса изготовления и не позволяет получит требуемого качества соединения элементов теплообменного аппарата.

Цель изобретения - повышение качества изготовления теплообменног аппарата

Цель достигается тем, что слой фольги, которым экранируют теплообменный аппарат, вьшолняют перфорированным из газопоглотителя, растворяющего кислород в своем объеме, например из титана.

Расстояние между смежными рядами отверстий перфорации выполняют равным расстоянию между смежными одноименньми элементами аппарата.

Использование перфорированной фольги для обмотки (экранирования) сборки теплообменного аппарата позво ляет ускорить откачку внутренних полостей аппарата и в процессе нагрева позволяет парам магния свободно проникать к поверхности деталей сборки и связывать там в процессе, нагрева и пайки остаточный кислород и пары воды.

Использование в качестве материала слоя фольги титана, являющегося по отношению к кислороду газопоглотителем, то есть обладающего большой растворимостью кислорода (до 20%) в своем объеме, способствует тому, что пары воды и кислород, выделяемые поверхностью деталей теплообменного аппарата при нагреве, интенсивно поглощаются слоем фольги и растворяются в ней. В .совокупности с воздействием паров магния это создает оптимальные условия для соединения деталей теплообменного аппарата в единую конструкцию и повышает качество его изготовления.

64918

Выбор расстояния между смежными рядами отверстий перфорации равным расстоянию между смежными одноименными элементами аппарата (например,

5 между смежными разделительными пластинами в пластинчатом теплообменнике) позволяет эффективно направлять . пары магния через отверстия перфорации в требуемые места теплообменного

10 аппарата.

Конкретное расположение рядов отверстий перфорации зависит от конструктивных особенностей и типоразмеров элементов аппаратов. Так, например, при изготовлении аппаратов со значительной протяженностью внутренних каналов ряды отверстий перфорации устанавливают по центру рядов гофрированных пластин, что способствует проникновению паров магния во внутренние каналы.

При изготовлении аппаратов пластинчатого типа, к которым предъявляются повьшенные требования по герметичности соединения разделительных пластин с брусками, ограничивающими по бокам полости аппарата, отверстия перфорации размещают напротив разделительных пластин.

Использование описываемого спосо30ба изготовления теплообменного аппарата обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение качества изготовления те тлообменного аппарата за счет улучшения условий

35 формирования соединений, входящих в него деталей; повьшхение надежности и ресурса эксплуатации теплообменного аппарата; повышение производитель ности процесса изготовления теплооб40менного аппарата.

Пример. Изготавливают теплообменный аппарат пластинчатого типа из алюминиевого сплава АД-1. В качестве припоя используют эвтектический силумин с т.пл. 577°С, который нанесли на разделительные пластины теплообменника методом прокатки. Собранный в приспособление теплообменньй аппарат обматывают перфорированной фольгой из титана марки ВТ1-0. При этом шаг отверстий перфорации соответствует шагу гофрированных пластин (расстоянию между вершинами соседних гофр), а расстояние

55 между рядами отверстий перфорации соответствует расстоянию между смеж-ными брусками, установленными по краям аппарата между разделительными

5 8649186

пластинами. (При изготовлении тепло-лообмениого аппарата , что обесобменного аппарата трубчатого типапечивает расплавление припоя, его

шаг отверстий перфорации соответст-растекание и заполнение зазоров межвует расстоянию мезцду соседними труб- ду соединяемыми деталями.

кани).По окончании изготовления произвоЗатем сборку устанавливают в кон-ченных соединений теплообменного аптейнер из тонколистовой стали, а ря-парата методом опрессовки сжатым

дом с ней размещают кусочки метал-ю воздухом и металлографические исслелического магния. Нагрев сборки осу-дования. Полученные результаты покаществляют при разрежении 10 -зали герметичность теплообменного

рт.ст. Температура пайки теп-аппарата и его необходимую прочность. дят испытания герметичности, полу-

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКА ИЗ АЛШИНИЕВОГО СПЛАВА путем сборки узлов теплообменника из элементов с припоем в местах соединений, экранирования элементов металлической фольгой и вакуумирования с последующим нагревом до температуры плавления припоя, отличающийся тем, что, с целью повьппения качества изготовления, металлическую фольгу предварительно перфорируют в местах размещения элементов, а фольгу вьшолняют из газопоглотителя . 2. Способ по п. 1, отличаю щийся тем, что в качестве газопоглотителя выбирают титан. 00 С35 4;: СО