Способ изготовления теплообменника из алюминия и его сплавов

,ц 542579 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Соаюалистическик Республиксударстеенный комите Совета Министров СССРпо делам изобретений(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕ ИЗ АЛЮМИНИЯ И ТЕПЛООБМЕНО СПЛАВОВ Изобретение относится к теплообмеццой аппаратуре, изготавливаемой цз алюмипця ц его сплавов. Вопрос изготовления теплообменной аппаратуры из алюминия и его сплавов имеет в настоящее время весьма актуальное значение.Небольшой удельный вес, достаточно высокие теплопроводность и коррозпонная стойкость предопределяют применение алюминия и его плавов для изготовления теплообменной аппаратуры,Алюминий и его сплавы хорошо поддаются различным видам механической обработки, используемым в процессе изготовления теплообмецной аппаратуры, - обработке резанием, давлением ц т, д. Однако применение к алюминию и его сплавам операции пайки встречает значительные затруднения, обуславливаемые в основном наличием на поверхности алюминия плотной, имеющей высокую температуру плавления окисной пленки,Применяемый в настоящее время при изготовлении теплообменной аппаратуры процесс пайки в соляной ванне основан на использовании флюсуюгцих свойств расплава коррозионцо-активных фтористых и хлористых солей, восстанавливающих цлц разрушающих окцсцую пленку 1. Пайка в соляной ванне обеспечивает в принципе требуемую прочность паяцых соединений, однако требует применения дорогостоящих трудоемких операции промывки теплообменциков после пайки от остатков солей. Как показывает практика, добиться стопроцентной отмывки теплообменников, особен но с широко развитой сетью капилляров и узких каналов, не удается и остатки солей в процессе эксплуатации вызывают коррозию теплообменнпков, резко снижающую срок цх эксплуатации. Поэтому применение указанного 10 способа пайки при изготовлении теплообменной аппаратуры, имеющей широко развитую сеть капилляров и узких каналов, весьма нежелательно,Известен также процесс бесфлюсовой пайки 15 в вакууме алюминия ц его сплавов, осугцествляемый в вакуумных печах, в которые номе щают подлежащие пайке детали, а рядом с ццми размешают небольшие кусочки (навес 1 ц) металлического магния ц создают в печи тре Э буемое разрежение, В процессе нагрева магний испаряется (начиная с температуры порядка 350 С) и его пары связывают остаточный кислород ц влагу в камере печи, а попадая на поверхность паяемых изделий, прони кают в трещины окцсной пленки, способствуяее дцспергцроваццю, и защгпцают основной металл ц припой от окисления 2, 3.Сушность данного способа применительно ктеплообмецнцкам заключается в том, что посЗэ ле сборки и фиксации в приспособлении тепло 54257925 30 35 40 45 50 Оомепнпк 11011 ещают Вместе с навескамп маг" ния в специальную вакуумную печь, герметизируют и откачивают до разрежения 10 -мм рт. ст, Продолжая откачку, включают нагрев печи и производят обезгаживание теплообменш 1 ка при 315 С. После этого производят продувку печи осушенным азотом до того момента, когда теплообменнпк прогреется до 538 - 577 С. Продувка печи осушенным азотом производится для того, чтобы предотвратить преждевременное испарение магния в процессе нагрева теплообмепнпка. Прп нагреве теплообценнпка до указанной температуры прекращают продувку печи азотом, печь герметпзируют и производят откачку и пайку по режиму, оптимальному для выбранного припоя 4. Однако, несмотря на сложность (двухразовая откачка печи, продувка азотом), этот способ не позволяет 11 ов 1 сть качества изготовляемых теплообмепнков с ироко развитой системой кс 1 пплляровузких каналов, так как пары магния, образующиеся в печи непосредственно перед плавлением припоя (после прекращения продувки азотом), пракгп 1 еск 11 пе проника 1 от в капилляры и узкие каналы внутри теплообценника, осаждаясь в основном на его наруж. пой поверхности. Это приводит к тому, что качество и прочность паяных швов теплообменника не удовлетворяют предъявляемым к нпм требованиям.Предлагаемый способ позволяет упростить технологию изготовления теплообменнпка с развитой системой капиллярных каналов и повысить его прочность. Это достигается тем, что первоначально создают вакуум порядка (1 - 8) 10 -мм рт. ст., а при нагреве в результате испарения металлических компонентов давление повышают до 10 - з - 10 - " мм рт. ст, и,заполняют образующимися парами капилляры каналов, после чего перед плавлением припоя давление снова снижают до первоначальной величины.На чертеже представлен график зависимости температуры нагрева и давления паров от времени, поясняющий сущность описываемого способа,При резком подъеме давления паров легкоиспаряемых компонентов создается перепад парциальных давлений их паров внутри и снаружи теплообменника, что приводит к интенсивному заполнению его внутренних капилляров и узких каналов парами, которые оседают на поверхности элементов теплообменника и диффундируют в поверхностные слои основного материала и припоя. Продолжая процесс нагрева, непосредственно перед плавлением припоя вакуум вновь понижают до первоначальной величины (1 - 8) 10 - " мм рт. ст.Атомы легкоиспаряемых компонентов, продпффундировавшие в поверхностные слои основного материала элементов теплообменника и припоя, изменяют их химический состав, что способствует снижению величины поверхностного натяжения припоя в процессе его плавления и уменьшению межфазной энергии на границе расплавленный припой - металл элементов теплообменника. Указанные явления способствуют улучшению растекаемости припоя и формирования паяных швов, в результате чего повышается прочность теплообменника, В качестве легкоиспаряемых компонентов используют кальций, барий, сурьму,Фор мула изобретения 1. Способ изготовления теплообменника пз алюминия и его сплавов путем предварительного плакпрованпя припоем элементов теплообменника с последующим их нагревом и плавления припоя под вакуумом в среде легкоиспаряемых металлических компонентов, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления теплообменника с развитой системой капиллярных каналов и повышения его прочности, первоначально создают вакуум порядка (1 - 8) 10 -мм рт. ст., а при нагреве в результатс испарения металлических компонентов давление повышают до 10 -- 10 - " мм рт. ст, и заполняют образующимися парами капилляры каналов, после чего перед плавлением припоя давление снова снижают до первоначальной величины.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легкоиспаряемых компонентов используют кальций, барий, сурьму. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. М(урнал Сварочное производство,4, 1975, стр. 55 - 57.2. Патент Японии14097, кл. 12 В 24, 19 б 8.3. Патент США3373482, кл. 29 - 501, 1968.4, Американский журнал Юейпд Логпа 1, 1971, том 50,10, стр, 712 - 71 б (прототип).Заказ 218/5 Изд, М 117 Тираж 1124 Подписное Ш.1 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 Типогоафпя, пр, Сапунова, 2