Устройство для сжатия деталей при пайке

Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ,956189(51) М. Кл. В 23 К 3/00 В 23 К 37/04 с присоединением заявки,% 3 Ьеударстекнлый комитет СС СР,ао делам наобретений и открытий(5 З ) УЙ К 621.7 91, .3 (088.8) Дата опубликования описания 09 09,82 Н. С. Луцковский, В. Г. Гладкий, П, А, Мильштейн, Я. А. Берман, и Ю. Г. Геворкян(72) Авторы изобретения ФВсесоюзный научно-исследовательский и ковструктррско.-.технологический институт компрессорного машиностроения1- й(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ДЕТАЛЕЙ НА ПАЙКЕ1Изобретение относится "к области пай. ки.Известно устройство для сжатия плоских деталей при нагреве, преимущественно для пайки алюминиевых пластинчаторебристых теплооб менникой 1 .Устройство содержит прижимные плиты, выполненные из материала сжимаемых деталей, горизонтальные силовые балки и соединенные с ними вертикаль- щ ные силовые балки. Силовые балки выполнены биметаллическими с развитой поверхностью соприкосновения внутренних и наружных элементов. Один из элементов, выполняющий роль компенсатора различия термических расширений сжимаемых деталей и устройства, выполнен из материала сжимаемых деталей, а другой элемент, выполняющий роль силовой бал-. ки, - из материала с КТР меньшим, чем 20 у материала сжимаемых деталей, Этот элемент может быть выполнен в виде стального сильфона с кольцевыми и спиральными гофрами, волнообразно изогну. 2тых стержней или цилиндрических пружин. Это устройство обеспечивает свобсь ду расширения нагреваемых деталей подлине, ширине и высоте.Недостатком устройства является сложность конструкции силовых балок, что повышает трудоемкости изготовления. Прижимные плиты, выполненные из материала сжимаемых деталей (алюминия) при нагреве подвергаются короблению как от усилий сжатия пакета, так и от температурных воздействий, Поэтому устройство недостаточно надежно в экс-. плуатации и недолговечно.Известно устройство для сжатия деталей под пайку, содержашее прижимные плиты и вертикальные балки из материала с КТР меньшим, чем у материала сжимаемых деталей, компенсатор различия термических расширений сжимаемых деталей и устройства по длине и ширине, выполненный в виде прокладки из материала с КТР меньшим чем у сжимаемых деталей, и установленный на внутреннейстороне прижимной плиты, компенсатор различия термических расширений сжимаемых деталей и устройства по высоте 2.Известное устройство, однако, не об 1 е спечивает хорошее качество паяного соединения, так как не позволяет сжимать паяемую деталь, набранную из жестких элементов в пакет, с большим усилием.Применение такого устройства при 10 пайке алюминиевых пастинчато-ребристых теплообменников неприемлемо, так как жесткий теплообменник, работающий при давлениях охдаждаемой среды 8-20 кгс см для обеспечения качественной пайки должен быть сжат с большим усилием 10- 15 тс.Целью изобретения является повышение качества паяного соединения и надежности работы устройства.20Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем прижимные плиты, вертикальные силовые балки, выполненные из материала с КТР меньшим, чем у материала сжимаемых дета лей, компенсатор различия термических расширений по длине и ширине, выполненный в виде прокладки из материала с КТР меньшим, чем у сжимаемых деталей, и установленный на внутренней 30 стороне прижимной плиты, компенсатор различия термических расширений по высоте прокладка выполнена в виде пластины, установленной с возможностью деформирования, а комненсатор по высоте выполнен в вида сопрягаемых конусных шайб КТР расширения наружной шайбы большим, чем у внутренней, и тангенсом угла наклона конусной поверхности шайб, пределяемым по формуле 40"фнпр-овну,р 1 50 где 1 р - тангенс угла наклона;3 - средний диаметр внутренней 45шайбы,"Ь- величина оседания внутреннейшайбы в процессе нагрева; н ИЖ - КТР материалов соответственНО Вн 1 Рно наружной и внутреннейсопрягаемых конусных шайб;Ь- разность температур концаи начала нагрева сжимаемыхдеталей и устройства.Компенсаторы различия термических расширений по высоте выполнены в виде сопрягаемых конусных шайб с разным КТР. При этом КТР материала наружных шайб больше, чем КТР внутренних,Этим обеспечивается при нагреве получение зазора в конусном сопряжении и возможность приседания внутренних шайб в наружные и, в результате, компенсация разницы термических расширений сжимаемых деталей и элементов устройства по высоте. Компенсаторы различия термичес . ких расширений по длине и ширине вы полнены из тонких прокладок в виде пластины, установленной с возможностью1 еформирования.Так как поперечное сечение прокладок незначительно, то силы, действующие при расширении сжатых деталей, преодолевают предел текучести материала прокладок и поэтому в процессе нагрева прокладки расширяются и далее "текут", перемещаясь вместе со сжатыми деталями и проскальзывая по прижимным плитам. Проскальзывание прокладок по прижимным плитам происходит потому, что силы трения в сопряжении прокла- док с плитами (как однородных металлов) меньше, чем в сопряжении прокладок со сжимаемыми деталями (как разнородных металлов). При циклах. нагрева происходит распря мление волнистостей прокладок с последующим образованием их при остывании. Таким образом, компенсируется различие термических расширений сжимаемых деталей и элементов устройства по длине и ширине.На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема сопряжения конических поверхностей шайб до нагрева (сплошные линии) и после нагрева (пунктирные линии).Устройство содержит нижнюю и верхнюю прижимные плиты 1, выполненные из материала с КТР меньшим, чем у материала сжимаемых деталей, компенсаторы различия термических расширений по высоте, выполненные в виде сопрягаемых наружной 2 и внутренней 3 конусных шайб. КТР материала наружных 2 шайб больше КТР внутренних 3 шайб. Компенсаторы различия термических расширений по длине и ширине выполнены в виде прокладок 4, которые установлены между сжимае мыми деталями 5 и прижимными плитами 1 Прокладки 4 выполнены из материала с КТР меньшим, чем у сжимаемых деталей 5.Прокладки 4 имеют толщины, при которой напряжения, создаваемые термическим расширением сжимаемых деталей больше предела текучести материала прокладок 4.956 1Пакет сжимаемых деталей 5 с прижимными плитами 1 стянут вертикальными силовыми бвлками шпильками) 6,выполненными из материала с КТР меньшим, чем КТР материала сжимаемых деталей и пайками 7.Устройство для сжатия плоских деталей при нагреве под гайку работает следующим образом.Нв нижнюю прижимную плиту 1 устанавливают прокладку 4 и из деталей набирают или устанавливают ранее собранный пакет 5 теплообменника, На пакет 5устанавливаются вторая прокладка 4 иплита 1. Затем пакет 5 с прокладками 154 и плитами 1 сжимается прессом идидругими узлами, создающими сжимающееусилие, В сжатом состоянии на шпильки6 надеваются наружные 2 и внутренние 3конусные шайбы и навинчиввются гайки 7 26или устанавливаются другие фиксирующиеэлементы.Устройство со сжатым пакетом деталейпомещают в вакуумную печь для пайки.При нагреве детали устройства и паяемый Ипакет 5 иэ-за разности КТР материаловрасширяются неравномерно. Происходитдополнительное увеличение размера пакета 5 на высоте В по сравнению с увеличением размера устройства на этой же .Эрвысоте на величииу Ьг 1, Компенсируется , величина Ь й конусными шайбами 2 и . 3. Это происходит следующим образом. Кз-эа разности КТР материалов шайб происходит образование по конусным поверхностям зазора Ь 3 /2При зазоре Ь 42 величина Ьг 1 компенсируется углом наклона конуса шайб. Определяется угол,9 из соотношенияЬ 42 ьгг40Таким образом, величина разности расширений алюминиевого пакета и стального устройства Ькомпенсируется приседанием внутренних конусных шайб 3 в наружные 2 на величину Ь й . При не 43 обходимости получения поджима паяе мого изделия во время нагрева при расчете . параметров шайб величина приседания внутренних шайб занимается на необходимую величину поджатия, При расчете шайб 2 и 3 угол конусности шайб выби 5 О рают из условия исключения самоторможения внутренней шайбы по наружной при их остывании. Наружные конусные шайбы 2 выполнены из материала, устойчивого к температурным воздействиям и с выИ соким КТР, например из нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т, у которой КТР Ы - 18,610 . Внутренние конусные шай 89 4бы 3 выполнены из материала с низким КТР, например из титана, молибдена, твердого сплава, у которых КТР 0 С =10 10-4,5 е 19Чем больше разница КТР материалов наружной и внутренней шайб, тем больше зазор в конусном сопряжении Ь с) при нагреве и тем компактней будут шайбы, обеспечивающие заданную величину компенсации Ьг 1 при одинаковом угле конус- ности шайб. Из-эа разности КТР материалов при нагреве происходит также дополнительное увеличение размеров пакета 5 на длине Ь и ширине Ь по сравнению с увеличением размеров прижимных плит 1 на этом же расстоянии. Компенсируется эта разница расширений паяемых деталей и устройства посредством прокладок 4. Термические силы расширения паяемого пакета 5, преодолевая предел текучести материала прокладок 4, удлиняют их по ширине и длине до размера пакета 5.Прокладки 4, растягиваясь, проскальзывают по прижимным плитам 1. Это про-.исходит потому, что коэффициент трения в сопряжении прокладок 4 с прижимными .плитами 1, как однородных металлов, значительно меньше коэффициента трения в сопряжении прокладок 4 и паяемого пакета 5. При остывании пакет 5 укорачивает прокладки 4. В результате на про кладках 4 образуются незначительные волнистости которые при последующих циклах нагрева распрямляются, а при охлаждении опять образуются. Таким образом, прокладки 4 выполняют роль сильфонов, т.е. компенсаторов различия термических расширений пвяемых деталей и устройства цо длине и ширине. Прокладки 4 выполнены из материала, устойчивого к температурным воздействи ям и имеющего низкий предел текучести и высокие значения относительного удлинения и сужения, КТР которого наиболее близок к КТР материала паяемого изделия. В конкретном случае прокладки 4 выполнены из нержавеющей сталя 12 Х 18 Н 10 Т, КТР которой оС 18,6 ю 10 , б = 20 кгlмм, относительное удлинение 40%, сужение - 55%, Толщина прокладок выбирается такой, при ко торой материап под воздействием термических сил нагреваемого пакета течет", т.е. создаются напряжения, превышающие предел текучести материала прокладок. Например, при пайке алюминиевэго теплообменника длиной 600 мм шириной 150 мм и высотой 120 мм прокладки взяты толщиной 0,1 мм.Заказ. 6901В 16 Тираж 1153НИИПИ Государственного комитетпо делам изобретенйй и открыт 13035, Москва, Ж, Раушская ППП "Патент", г. Ужгород,едактор Л. Утехина Составитель Л, АбросимоТехред М, Тепер ректор М. Демчнкоддисное 4/5ктная, 4