Способ дуговой сварки коллекторных крышек теплообменников с паяным пакетом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1671427 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫГИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ лавления основК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Бурков В.В. Алюминиевые теплообменники сельскохозяйственных и транспсртных машин, - М.: Машиностроение, 1985, с.62-64, 97-100.(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ КОЛЛЕКТОРНЫХ КРЫШЕК ТЕПЛООБМЕННИКОВС ПАЯНЫМ ПАКЕТОМ(57) Изобретение может быть использованопри изготовлении паяносварных конструкций пластинчатых теплообменников. Цельизобретения - повышение качества паяносварных соединений при изготовлении теплообменников из алюминиевых сплавов.Соединение коллекторных крышек с цалным пакетом осуществляют дуговой сварИзобретение относится к производству пластинчатых теплообменников и может быть использовано при изготовлении паяносварных конструкций пластинчатых теплообменников из алюминиевых сплавов,Целью изобретения является повышение качества паяносварных соединений цри изготовлении теплообменников иэ алюминиевых сплавов.На чертеже показан паяносварной узел пластинчатого теплообменника,Соединение коллекторных крышек с паяным пакетом осуществляют дуговой свар 151)5 В 23 К 9/08//В 23 К 101 14 кой, В моменты пересечения сварным швом паяных соединений воздействуют на дугу знакопеременным магнитным полем частотой не менее 25 Гц и напряженностью Н, которая выражается зависимостью Н = (1,01,5) Тплп + Тпд (1 - и)-Тп"), где Тпл - температура плавления основного металла, С; ТплпР" - темпеРатУРа плавления присадочного металла, С; Тпп" - температура плавления припоя, С; и =- 0,2,0,4 - доля участия основного металла в формировании сварного шва, Температура плавления присадочного металла должна быть ниже гемпературы плавления основного металла и находится в интервале (1,0-1,1) Тпп 1. В способе учитываются тецлофизические свойства свариваемых материалов и колебания дуги, вследствие чего расширяется возможность регулирования глубины проплавления. В результате снижается вероч 1 ность нарушения целостности паяного соединения. 1 ил., 1 табл,кой с црисадочным металлом. При этом в местах пересечения паяных соединений сварным швом на дугу воздействуют продольным знакопеременным магнитным полем частотой свыше 25 Гц, напряженность которого (Н) выражается зависимостью:Н = (1,0 - 1,5) Тпл" + Тп "Р" (1 - и)- Тгде Тпл 0 сн - температура пного металла, С;Тпл щ - температура плавления присадочного металла, С;167 1427 10 35 Тпл - температура плавления припоя,прО(и - доля участия основного металла вформировании сварного шва, и - 2,0,0,4,Яосн(и " , -- , где Яоощ- площадь поперечногоэобщсечения всего шод; Яоснплощадь поперечного сечения рдсплавленной части основного металла),При этом присадочный металл выбирают с температурой плавления ниже температуры плавления основного металла винтервале температур (1,0-1,1)ТпппР, а долюучастия основного металла в формированиисварного шод выбирают в пределах 0,2-0,4,Применение знакоп.=,пеле ного мдг 1 1 т. ного поля обусловлено необходимостью обеспечения симметри гной формы усиления сварного шва без подрезоо и получения требуемой структуры сварных швов. Частота изменения магнитного поля при этом должна быть не менее 25 Гц, При частоте менее 25 Гц наблюдается неравномерная кристаллизация расплавленного металла, Имею место наряду с мелкими равноосными кристаллами крупные, вытянутые дендриты. При повышении частоты свыше 25 Гц структура сварного швд мелкозернистая по осел 1 у обьему. Верхний предел частоты колебания магнитного поля составляет 200 Гц, а нижний 25 Гц. При частоте 20 Гц наблюдается значительное по сравнению с частотой 25 Гц количество течей после сварки,Неравномерная кристаллизация сварного шва не наблюдается при сварке с магнитным полем частотой, находящейся в пределах 25-200 Гц, Известно также, что при кристаллизации металла в виде равноосных, молкодисперсных кристаллов снижается склонность к трещинообразовднию,Образование распаев о паяных швах при пересечении сварными швами в значительной мере зависит от величины напряженности магнитного поля, причел 1 величина напряженности магнитного поля, в свою очередь, связана с температурой плавления расплавляемых при сварке материалов: основного и присадочного металла и припоя, и подчинаяется зависимости Н =:При значениях Н1(Т) воздействие магнитного поля недостаточно для изл 1 енения условий кристаллизации расплавленного металла и обеспечения образования равноосного зерна, Образуются кристдллиэдционные трещины, приводящие к нарушению герметичности паяносварных соединений, При Н1(Т) происходит нарушение стабильности процесса сварки, вытекание припоя иэ паяных швов и, как следствие, нарушение герметичности.Для предотвращения трещинообразо. вания в паяносварных соединениях нарушение сплошности паяных швов в местах пересечения со сварными швами сварку необходимо выполнять с присадочным металлом, причем температура плавления его должна быть ниже температуры плавления осного металла и находится в интервале(1,0-1,1) Т,"Р,При температурах плавления присадочного металла меньше температуры плавления припоя вследствие значительной долилегкоплавкого металла увеличивается температурный интервал хрупкости кристаллизующегося металла. Это приводит кповышению трещинообразования паяносварных соединений и, как следствие, увеличению числа тсчей.При температурах плавления присадочного металла выше 1,1 Тпппн при кристаллизации расплавленного металла швапроисходит вытекание припоя иэ паяныхшвов в местах пересечения со сварными.Образуются несплошности, приводящие кнарушению герметичности паяно-сварныхсоединений,Доля участия основного материала в 15 20 25 30 формировании сварного шва должна быть не более 0,4. В случае, если, доля участия основного материала превышает 0,4, паяносвдрные швы имеют смешанную структуру (рдвноосное зерно с крупными дендритдми), д в паяносварных соединени-. ях наблюдается значительное число течей.Все ограничительные величины подтверждаются экспериментально (см. таблицу)Под воздействием энакопеременного магнитного поля увеличивается подвижность расплавленного металла сварочной ванны, что приводит к снижению химической неоднородности металла шва в местах пересечения с паяным соединением и тем самым к снижению склонности к образованию трещин и газовых полостей.Вследствие учета теплофиэических свойств свариваемых материалов и колебаний дуги расширяется воэмОжность регулирования глубины проплавления и, тем самым, снижения вероятности нарушения целостности паяного соединения.Уменьшение трещинообразования, сокращение количества газовых полостей и 40 45 50 55 предотвращение распаев приводит к повышению герметичности паяносварных соединений,П р и м е р, Из набора пластин и гофров иэ алюминиевого сплава АМц паяют припоем СИЛ-О при Т = 630 С пакеты теплообменников 1 размером 100 х 350 х 500. К торцам паяных пакетов приваривают аргонодуговой сваркой коллекторные крышки 2 из сплава АМц толщиной 2,0 мм, при этом сварные швы 3 пересекают шестнадцать паяных швов 4 с каждой длинной стороны крышки. Режим сварки: ток переменныйсв= = 180 - 190 А; Чсе = 10 м/ч; Од = 13 В.В качестве присадочных материалов используют проволоки диаметром 2,0 мм из сплавов АКс Тпл = 630 С и прутки диаметром 1,5 мм из сплавов СИЛ-О с Тпл = 580 С, АЛс Тпл = 610 С, температура плавления которых не превышает температуру плавления основного материала (Тпло = 654 С) и находится в пределах (1,0-1,1) Тпл,В момент касания переднего края сварочной ванны с паяным швом с помощью сопла-соленоида, установленного на сварочную горелку, производят наведение на сварочную дугу импульсного магнит ного поля напряженностью 25-90 Э.В момент полного прохождения сварочной ванны через паяный шов (касание паяного шва хвостовым краем ванны) магнитное поле отключают. Частота магнитного поля составляет 25-200 Гц, При К =- 1 оптимальную напраяженность магнитного поля определяют расчетным путем из выра- жЕниЯ Н =.Тпло" + ТплпР" (1-и)-Тплп", где Тпл - температура плавления сплавао присАМц, С; Тпл - температура плавления присадочного металла, С; Тпл " - температура плавления припоя (в данном случае СИЛ-О), С; и - доля участия основного металла в формировании сварного шва (определяют путем измерения планиметром площадей поперечного сечения наплавленного и расплавленного основного металла, при этом и не превышает 0,4 В таблице приведены экспериментальные данные по сварке макетов теплообменников с воздействием магнитного поля вместах пересечения сварных швов с паяны 5 ми,Предлагаемый способ изготовленияпластинчатых теплообменников из алюминиевых сплавов, например из сплава АМц,позволяет в 1,5-2 раза сократить производ 10 ственный цикл изготовления теплообменников эа счет сокращения ремонтных работ,а также обеспечить получение вакуумноплотной структуры всех паяносварных соединений изделия, что, в свою очередь,15 повысит эксплуатационную надежность посравнению с известными конструкциями иснизит не менее чем в два раза себестоимость выпускаемой продукции.Формула изобретения20 Способ дуговой сварки коллекторыхкрышек теплообменников с паяным пакетом, при котором используют присадочныйметалл, отличающийся тем,что,сцелью повышения качества паяносварных25 соединений при изготовлении теплообменников иэ алюминиевых сплавов, в моментыпересечения сварным швом паяных соединений на дугу воздействуют знакопеременным продольным магнитным полем с30 частотой импульсов 25 - 200 Гц и напряженностью, определяемой из математическоговыражснияН (1,01,5) (Тпл т Тпл р с (1-и) -олп35 где Тпл- температура плавления основното металла, С;Тп,п - темпеРатУРа плавлениЯ пРиСадочного мсталла, "С;Тпл" - температура плавления припоя40 в паяных соединениях, С;и - 0,20,4 - доля участия основногометалла в формировании сварного шва, приэтом выбирают присадочной металл с температурой плавления ниже температуры45 плавления основного металла в интервалетемператур (1,0 - 1.1) Тплп",16714 г 7 СпосоО сварки астота пульв иаио гопя (Г) 35 пек тоО,0,88 Сварка неппавящиис пелом на переменно токе прн- АКс иагнитиыи пален н садочной провопохой 50 0,8 0,8 57 57 5 о в а 50,0 нноеи 20 0 1,2 Э 15 О варке пакетов теппообиенников раэмеромвариант сварки, Реким сварки: 1,180 Доляучастия основного металла в ориироваиия шва(и) Сварка по осщепринятой технологии неппавящиися электродом на переменно токе с присадочной провопокой Лй Сварка неппавящимсятродом на переиенномке с магнитньм полемн га исадоччой прововкой ЛКСварка неплняящиисятродом на переменнос магнитным полем иночной проволокой АК Сварка невлавящимс электродом на пере токе с магнитным п и присадочиым иетап СИНСварка неплавящиися злектродом на переменном токс иагиитныи полем и присадочным металлом АЛСварка неплавящимся апек родом на переиенном токе с иагннтныи полем и присадочньм иеталдои 0575 Л и и е ч а н и е. Ничо иолл. иаище попуче ч пр100 Эо )ОО ии по Э шт нд какдь Напрявенпаств манитногополя (Н) Копичество течей На 50паяносварных соединений1671427Составитель Г, Квартальнова едактор С, Пекарь Техред М.Моргентал Корректор М, Кучерявая аз 2790 Тираж 512 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101