Анализ причин утечек при вакуумном сварке алюминиевого теплообменника

Аннотация:

В данной статье представлен процесс вакуумного сварки для теплообменников из алюминиевого сплава.сборка теплообменника, температуры вакуумного сварочного процесса и времени хранения, уровня вакуума и факторов окружающей среды на качество сварочного процесса теплообменника.и положительные результаты были достигнуты на практике.

Ключевые слова:

Теплообменник из плит; вакуумная сплавка; процесс

Вакуумная сварка - это метод сварки, выполняемый в вакуумной атмосфере без использования потока.Одним из основных принципов вакуумного сплавления является использование капиллярного действия для притяжения металла наполнителя в контактные поверхности между частями, которые должны быть соединеныПо сравнению с другими методами сварки, сварка имеет такие преимущества, как минимальная деформация,способность одновременно соединять несколько компонентовТеплообменники из алюминиевого сплава классифицируются как сосуды под давлением и должны соответствовать соответствующим требованиям к давлению во время применения.Из-за их структурных особенностей, процесс соединения может быть достигнут только путем сварки.

Основная структура алюминиевого теплообменника состоит только из длинных решеток, коротких решеток, разделительных листов, внешних решеток, внутренних решеток и боковых пластин.

1- Резка материала:Формирование и размеры разделительных листов, плавников, уплотнительных балок и боковых пластинок.

2. Обработка поверхности:Ультразвуковая чистка.

3.Сборка:Механическая сборка и формирование разделительных листов, плавников, уплотнительных стволов, боковых пластин и т.д.

4Вакуумная печальная сплавка:Вакуумная сплавка обычно использует трехэтапный процесс нагрева и пропитки:

Предварительная эвакуация.

Стадия 1 Предварительное нагревание: сохраняется при температуре 380-470°C.

Стадия 2 Хранение энергии: сохраняется при температуре 560-575°C.

Стадия 3 сварки: удерживается при температуре 598603°C в течение 1525 минут.

Отопление прекращается; заготовка выводится из печи после охлаждения до указанной температуры.

5.Подтяжка:Механическая коррекция деформации в ядре теплообменника после вакуумной сварки.

6.Сварка конечного покрытия:Окончательные покрытия сварятся на оба конца ядра теплообменника с помощью сварки TIG (Tungsten Inert Gas).

7. Испытание давления:Для проверки утечки в теплообменнике и выявления точек утечки вводится сжатый воздух при температуре 1,6 МПа. После прохождения испытания герметичности сжатый воздух при температуре 3.Для испытания на сопротивление давлению вводится 0 MPa; изделие не должно иметь значительных деформаций.

8- Ремонт:Пропускные теплообменники разрезают, ремонтируют с помощью сварки, а затем подвергают еще одному испытанию давления.

9Покрытие:Теплообменник организуется, покрывается и сушится, чтобы улучшить внешний вид поверхности.

10.Опаковка и доставка

Производительность сварки разделительного листа отражается в его плавности, влажности, способности заполнять пробелы, характеристиках эрозии и прочности соединения.Содержание кремния (Si) в слое облицовки не только определяет температуру плавления сплава, но и влияет на его текучестьУровень сигарета в основном сплаве повышает его текучесть и способность заполнять пробелы.если Si диффузирует на интерфейс основного металла и заставляет твердофазную композицию достигать композиции сваркиМагний (Mg) в сплаве облицовки является важным металлическим активатором и геттером для обеспечения качества вакуумного сплава.Магний в заполнительном металле начинает значительно испаряться выше 550°CЭтот пар магния сочетается с остаточным кислородом или кислородом от водяного пара в атмосфере сварки,защита поверхностей нагретых частей от повторного окисления, а также могут проникать и поглощать оставшуюся оксидную пленку, не полностью удаленную с поверхностей деталей.Неравномерная толщина слоя облицовки разделительного листа может привести к таким дефектам, как недостаточная сваркаПоэтому содержание магния в заполнительном металле обычно контролируется в пределах от 1,0 до 2,0%.обеспечение эффективной толщины наполнительного металла необходимо для полностью сваренных филе и повышение несущей способности продуктаОбычно толщина облицовочного слоя на каждой стороне разделительного листа составляет 0,1 - 0,15 мм, что на практике оказалось очень эффективным.

Перед сборкой теплообменника, плавники, разделительные листы и уплотнительные прутки требуют очистки для удаления грязи, масла и оксидов поверхности.уменьшает уровень вакуума внутри печи и вызывает окисление плавниковОксидный слой на алюминиевых сплавах очень плотный и имеет температуру плавления выше, чем у простых металлов; он не легко плавится во время сварки,тем самым влияя на качество сваркиДля обеспечения качества сварных деталей необходим строгий контроль над предварительной обработкой поверхности заготовительных деталей и металла наполнителя.Вместе с минимизацией времени сборки перед сваркой.

Поверхностная шероховатость структурных компонентов влияет на капиллярную силу.,Это особенно верно для поверхностной шероховатости уплотнительных стержней. Чтобы обеспечить равномерное распределение металла наполнения вдоль контактного соединения,поверхности сварки уплотнительных стержней должны иметь соответствующую грубость.

Качество сборки компонента тесно связано с качеством конечного сварки изделия и требует особого внимания.Согласно национальным стандартам, толерантность высоты для плавников составляет от -0,02 до +0,05 мм, а для уплотнительных стержней - от -0,03 до +0,03 мм.следует избегать комплектов с плоскостями с отрицательным допуском и уплотнительными прутками с положительным допуском;После сборки теплообменник зажимается фиксаторами.Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения между алюминиевыми и нержавеющей сталью, чрезмерная сила зажима может легко привести к изгибу или обрушению плавника после сварки, в то время как недостаточная сила зажима может привести к недостаточному сварке или ослаблению плавников.

Разделительный лист покрыт металлическим наполнителем, который требует определенной температуры для плавления.Температура сварки влияет не только на влагоспособность металла, но и на прочность сварного соединенияЕсли температура слишком низкая, требуемая температура сварки не достигается, а температуры в разных областях неравномерны.потенциально вызывающий недостаточное сварка, непрекращающееся бразирование, внутренняя пористость и включения шлаков, что приводит к снижению прочности сустава и повышенному риску утечки, потенциально даже серьезному образованию пузырей или разрыву.Это явление иногда наблюдается в производстве и часто связано с разрывом между внутренними плавниками или проходами и уплотнительной стойкой.Практика показала, что если не зажигать 100 мм длины внутренних плавников или проходов, они могут разорваться при давлении ниже 2,0 МПа.Металл для наполнения полностью тает.Кроме того, может возникнуть сильная окисление металла наполнителя, вызывая такие дефекты, как истощение металла наполнителя, эрозия и изгиб.существует температурный градиент между поверхностью компонента и его ядромЕсли внутренняя и внешняя температуры пластин-носочков могут поддерживаться постоянно на протяжении всего вакуумного сплава, качество сплава может быть хорошо гарантировано.Если температурный градиент слишком мал, требуемое время нагрева и пропитывания становится длиннее, а чрезмерное пропитывание может легко вызвать эрозию.Это неизбежно приводит к неравномерности в сварных соединениях (iВ некоторых случаях возникала внутренняя эрозия.Анализ после смерти показал, что пятна эрозии были в основном расположены на двух самых внешних слоях (верхнем и нижнем) продукта, появляющиеся в виде точек или полос, в основном возникающие на швах между плавниками.особенно обеспечение того, чтобы максимальная внешняя температура продукта не была слишком высокойПосле того, как наполнительный металл проходит фазовую трансформацию, внешняя температура может быть повышена соответствующим образом.Основная цель - предотвращение эрозии, вызванной чрезмерной температурой снаружи или длительным воздействием высоких температур.. Использование зонового управления во время сварки, где зоны нагрева отключаются последовательно, как только продукт в этой зоне достигает температуры сварки (зоны остановки по мере достижения температуры),является также эффективным методом предотвращения эрозии.

При вакуумном сварке взаимодействие между заполнительным металлом и определенными парами может значительно повлиять на характеристики сварки.Окислительные газы, такие как кислород и водяной пар, химически взаимодействуют с алюминием.Эти пленки трудно разлагаются при типичных температурах сварки, что препятствует связыванию между металлическим наполнителем и базовым металлом.При температуре сварки ниже 400°C, защитный характер оксидной пленки делает ее менее восприимчивой к факторам окружающей среды внутри печи.и процесс в пределах этого температурного диапазона проводится в то время как вакуумный насос продолжаетсяКогда температура превышает 400°C, некоторые элементы начинают значительно испаряться.формирующие оксидные слои и одновременно деградирующие характеристики сваркиСледовательно, требуется более высокий уровень вакуума, что требует эффективного ограничения частичного давления кислорода и воды.Процессы вакуумного насоса и нагрева взаимосвязаныВ целом, при температуре ниже 450°C уровень вакуума должен контролироваться ниже 0,05 Pa.Во время сваркиХороший уровень вакуума оказывает значительное влияние на качество сварного соединения.

Во время вакуумного сварочного процесса температура и влажность окружающей атмосферы могут существенно повлиять на качество сварочного процесса пластинчатых теплообменников.Сборка в условиях высокой влажности приводит к большему количеству влаги, прилипающей к плавникамПри помещении в вакуумную печь для сваривания эта влага высвобождает больше газа, снижая уровень вакуума сваривания.испарение водяного пара требует значительного количества теплаТемпература окружающей среды напрямую влияет на степень окисления поверхности на тонких алюминиевых сплавах,тем самым влияя на качество вакуумного бразирования.

На основе вышеуказанного анализа следует принять следующие меры для уменьшения или снижения уровня утечки теплообменников после вакуумного сварочного процесса:

1При заказе сырья следует покупать у авторитетных специализированных производителей, чтобы обеспечить качество и производительность.

2.Не следует использовать комплекты с плоскостями отрицательного разрешения в паре с плоскостями положительного разрешения; в целом оптимальным вариантом является нулевое помещение между плоскостями и плоскостями.

3.Строго соблюдайте процедуры подготовки материала, очистки и сборки.

4.На практике оптимизировать и строго контролировать параметры процесса, такие как температура вакуумного сплава, время хранения и уровень вакуума;регулировать процесс сварки на основе различных внутренних и внешних условий.

5..контроль влажности окружающей среды.