Способ изготовления труб и полых профилей из мягких алюминиевых сплавов

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ И ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ ИЗ МЯГКИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ с внутренними ребрами, включающий нагрев сплошной заготовки до температуры прессования и последующее прессование, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы тепловых труб и полых профилей за счет обеспечения капиллярных свойств ребристой структуры и повышения эффективности теплообмена, прессование осуществляют в комбинированную матрицу со сваркой потоков, обеспечивая скорость деформации в камере сварки матрицы 0,4 - 6 1/с.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению труб и полых профилей из мягких алюминиевых сплавов.
Цель изобретения повышение надежности тепловых труб и полых профилей в работе за счет обеспечения капиллярных свойств ребристой структуры и повышения эффективности теплообмена.
Способ включает нагрев сплошной заготовки до температуры прессования и последующее прессование в комбинированную матрицу со сваркой потоков с обеспечением скорости деформации в камере сварки матрицы 0,4-0,6 1/с.
Скорость деформации металла непосредственно в камере сварки матрицы рассчитывают по формуле
W_к.св= где i_к.св ln _к.св. интегральный показатель степени деформации металла в камере сварки матрицы;
_к.св= вытяжка по сварочной зоне, представляющая собой отношение площади поперечного сечения обжимающей части сварочной зоны матрицы (под гребнем рассекателя) к площади поперечного сечения прессуемого изделия (f_изд);
_к.св длительность контакта прессуемого металла с вмонтированной иглой, которую для труб рассчитывают по формуле
_к.св= где D 2Н_к.с.^.sin + cos +d_иг(1 cos );
60^о средневзвешенный угол наклона упругой зоны у торца плоской матрицы к оси прессования;
d наружный диаметр прессуемой трубы;
d_иг диаметр вмонтированной иглы;
Н_к.с. высота камеры сварки матрицы;
V_и скорость истечения металла, мм/с.
Подставляя, получают выражение для D
D 1,73 Н_к.с. + 10,5d + 1 0,5d_иг
Варьируя скоростью истечения металла, можно на одной и той же матрице с вмонтированной иглой получать на аналогичных полых изделиях различные значения длительности деформации металла в камере сварки, а значит и различную величину скорости деформации металла в сварочной зоне (W_к.св.).
Для доказательства оптимальности указанного диапазона скоростей деформации проведены эксперименты по изготовлению тепловых труб и полых профилей с капиллярно-ребристой структурой из алюминиевых сплавов АДОО и АМг2, которые являются с одной стороны наиболее типичными представителями группы мягких алюминиевых сплавов, а с другой имеют наиболее отличающиеся прочностные свойства при температуре прессования.
Прессование труб ТР18 и полых профилей проводят на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 750 тс из контейнера диаметром 95 мм, заготовки диаметром 92х240 мм из сплавов АДОО и АМг2 нагревали перед прессованием до 400-510^оС. Трубы прессуют через матрицу высотой камеры сварки 10 мм, а профили через матрицу высотой Н_к.с. 15 мм.
Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице.
Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что оптимальным диапазоном скоростей деформации, обеспечивающим достижение поставленной цели, является W_к.с. 0,4-6 1/с.
После первой серии экспериментов проводят вторую, в которой варьируют не только значениями W_к.с., но и высотой внутренних ребер. Для этого на вмонтированных иглах выполняют пазы различной глубины, так что величина отношения ширины ребра а к их высоте h изменяется в пределах 0,15-1,5, а величина отношения высоты ребра а к диаметру полости изделий (D-2t) изменяется при этом в диапазоне 0,02-0,25. По результатам исследований установленный режим скорости деформации металла в камере сварки справедлив только для полых изделия с отношением 0,25-1 и 0,05-0,15.
П р и м е р 1. На горизонтальном гидравлическом прессе усилием 750 тс из контейнера диаметром 95 мм производят прессование тепловых труб ТР10 с капиллярно-ребристой структурой на внутренней поверхности. Перед прессованием сплошные заготовки, диаметром 95х240 мм из алюминия марки АДОО нагревают в индукционной печи до 430-450^оС. Прессование со сваркой осуществляют через матрицу с вмонтированной иглой с высотой камеры сварки матрицы 10 мм. При этом вмонтированную иглу выполняют с продольными канавками (пазами) шириной 0,5 мм и глубиной 1,0 мм. Крепление иглы к рассекателю матрицы осуществляют с помощью резьбового соединения. Таким образом одна и та же матрица может быть использована (после замены иглы и втулки матрицы) для прессования нескольких типоразмеров труб. Остальные конструктивные элементы матрицы (выступающий рассекатель, высота камеры сварки, величина вытяжки по сварочной зоне, определяющая объем камеры сварки матрицы) такие же, как и при прессовании со сваркой аналогичных труб из спл. АДОО, но без оребрения на внутренней поверхности.
При прессовании изменяют скорость истечения металла в пределах 0,5-16,2 м/мин, что позволяет получать различные значения скорости деформации металла в камере сварки матрицы (0,19-6,12 1/с).
Скорость деформации рассчитывают по формулам, приведенным выше.
Процесс формообразования ребер и получения труб с внутренней капиллярно-ребристой структурой проходит устойчиво только при скорости истечения металла в диапазоне 1,06 м/мин-15,7 м/мин, что соответствует значению W_к.с. 0,40- 6 1/с.
При скорости истечения металла 16,2 м/мин (W_к.с. 6,12 1/с) наблюдают сначала незначительное, а затем и более ярко выраженное неоформление ребер. Отсутствие нескольких ребер (вследствие залипания паза иглы) наблюдают при скоростях истечения 1 м/мин и менее (W_к.с. 0,38).
П р и м е р 2. На том же прессе производят прессование полых профилей ТР16П из спл. АМг2. Перед прессованием сплошые заготовки из спл. АМг2 диаметром 95х200 мм нагревают до 470-510^оС. Прессование со сваркой осуществляют через матрицу с вмонтированной иглой с высотой камеры сварки 15 мм.
Конструкция матрицы с выступающим рассекателем и вмонтированной иглой аналогична по примеру 1. Однако конфигурация втулки матрицы и рабочий диаметр вмонтированной иглы соответствуют профилю ТР16П (см. фиг.2).
Как и по примеру 1 при прессовании изменяют скорость истечения металла в пределах 0,5-11 м/мин. Результаты прессования приведены в таблице.
Эксперименты подтверждают, что для получения на полых профилях капиллярно-ребристой структуры с отношением ширины ребер к их высоте в пределах 0,05-0,15 и высоты ребер к диаметру полости 0,05-0,15 прессование необходимо осуществлять со скоростью деформации металла в камере сварки в пределах 0,4-6 1/с.
За счет обеспечения капиллярных свойств ребристой структуры существенно повышается эффективность теплообмена и надежность работы тепловых труб и профилей, используемых для систем автоматического терморегулирования аппаратов.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению труб и полых профилей из мягких алюминиевых сплавов. Цель изобретения - повышение надежности тепловых труб и полых профилей в работе. Способ включает нагрев сплошной заготовки до температуры прессования и последующее прессование в комбинированную матрицу со сваркой потоков. При этом скорость деформации в камере сварки матрицы составляет 0,4 - 6,0 1/с. Данные режимы прессования обеспечивают получение капиллярной ребристой структуры и повышенную эффективность теплообменных аппаратов. 1 табл.