Analisi delle cause di perdite nella brasatura a vuoto dello scambiatore di calore a pinna di piastra di alluminio

Riassunto:

Questo articolo presenta il processo di brasatura a vuoto per gli scambiatori di calore a piattaforma di lega di alluminio.gruppo di scambiatori di calore, temperatura e tempo di tenuta della brasatura a vuoto, livello di vuoto e fattori ambientali sulla qualità della brasatura dello scambiatore di calore.e risultati positivi sono stati ottenuti nella pratica.

Parole chiave:

scambiatori di calore a pinna di piastra; brasatura a vuoto; processo

La brasatura a vuoto è un metodo di brasatura eseguito in atmosfera a vuoto senza l'uso di flusso.Uno dei principi fondamentali della brasatura a vuoto consiste nell'utilizzare l'azione capillare per attirare il metallo di riempimento nelle superfici di contatto tra le parti da unire, formando così un legame tra i metalli che vengono saldati.capacità di collegare contemporaneamente più componentiGli scambiatori di calore a piattaforma di leghe di alluminio sono classificati come vasi a pressione e devono soddisfare i corrispondenti requisiti di resistenza alla pressione durante l'applicazione.A causa delle loro caratteristiche strutturali, il processo di fusione può essere realizzato solo mediante brasatura.

La struttura centrale di uno scambiatore di calore piastra-pinna in alluminio è costituita solo da lunghe barre di tenuta, barrette di tenuta corte, fogli di separazione, pinne esterne, pinne interne e piastre laterali.

1. Taglio del materiale:Formazione e dimensionamento di fogli di separazione, pinne, barre di tenuta e piastre laterali.

2Trattamento superficiale:Pulizia ad ultrasuoni.

3- Assemblea:Assemblaggio meccanico e modellazione di fogli di separazione, pinne, barre di tenuta, piastre laterali, ecc.

4.Sforno a vuoto per brasatura:La brasatura a vuoto utilizza generalmente un processo di riscaldamento e ammollo in tre fasi:

Evacuazione preliminare.

Fase 1 Preriscaldo: tenuto a 380 ∼ 470 °C.

Fase 2 Immagazzinamento dell'energia: tenuto a 560°C.

Fase 3 brasaggio: tenuto a 598°C per 15°25 minuti.

Il riscaldamento si interrompe; il pezzo viene rimosso dal forno dopo aver raggiunto la temperatura indicata.

5.Stellamento del nucleo:Correzione meccanica della deformazione del nucleo dello scambiatore di calore dopo la brasatura a vuoto.

6.Saldatura della copertura finale:Le coperture di fine sono saldate su entrambe le estremità del nucleo dello scambiatore di calore utilizzando la saldatura TIG (Tungsten Inert Gas).

7.Prove di pressione:L'aria compressa a 1,6 MPa viene introdotta per verificare la presenza di perdite nello scambiatore di calore e identificare i punti di perdita.0 MPa per una prova di resistenza alla pressioneIl prodotto non deve presentare deformazioni significative.

8- Riparazione:Gli scambiatori di calore con perdite vengono tagliati, riparati con saldatura e quindi sottoposti a un'altra prova di pressione.

9.Rivestimento:Lo scambiatore di calore viene organizzato, rivestito e asciugato per migliorare l'aspetto della superficie.

10Imballaggio e consegna

Le prestazioni di brasatura del foglio di separazione si riflettono nella sua fluidità, bagnabilità, capacità di riempimento delle lacune, caratteristiche di erosione e resistenza delle giunzioni.Il contenuto di silicio (Si) nello strato di rivestimento non solo determina il punto di fusione della lega, ma ne influenza anche la fluiditàUn contenuto più elevato di Si porta a una migliore fluidità e capacità di riempimento delle lacune.se il Si si diffonde all'interfaccia del metallo base e fa sì che la composizione in fase solida raggiunga la composizione di brasaturaIl magnesio (Mg) nella lega di rivestimento è un attivatore e getter metallico essenziale per garantire la qualità della brasatura a vuoto.Il magnesio nel metallo di riempimento inizia a evaporare significativamente al di sopra di 550 °CQuesto vapore di magnesio si combina con l'ossigeno residuo o l'ossigeno proveniente dal vapore acqueo nell'atmosfera di brasaggio.proteggere le superfici delle parti riscaldate dalla ricossidazione, e può anche penetrare e consumare qualsiasi pellicola di ossido rimanente non completamente rimossa dalle superfici della parte.Lo spessore non uniforme dello strato di rivestimento del foglio di separazione può portare a difetti come una brasatura insufficienteIl contenuto di magnesio nel metallo di riempimento è generalmente controllato tra l'1,0% e l'2,0%.garantire lo spessore effettivo del metallo di riempimento è necessario per i filetti completamente brasati e migliorare la capacità di pressione del prodottoIn genere, lo spessore dello strato di rivestimento su ciascun lato del foglio di separazione è di 0,1 mm, che si è dimostrato molto efficace in pratica.

Prima dell'assemblaggio dello scambiatore di calore, le pinne, le lastre di separazione e le barre di tenuta devono essere pulite per rimuovere sporcizia, olio e strati di ossidi superficiali.riducendo il livello di vuoto all'interno del forno e causando l'ossidazione delle pinneLo strato di ossido delle leghe di alluminio è molto denso e ha un punto di fusione superiore a quello del metallo comune; non si scioglie facilmente durante la brasatura,in tal modo influenzando la qualità della brasaturaPer garantire la qualità dei componenti brasati è necessario un controllo rigoroso del trattamento superficiale dei pezzi di lavoro e del metallo di riempimento prima della brasatura.insieme a ridurre al minimo il tempo di assemblaggio prima della brasatura.

La rugosità superficiale dei componenti strutturali influisce sulla forza capillare. Generalmente una superficie troppo liscia rende difficile la distribuzione uniforme del metallo di riempimento su tutta l'area di contatto,Per assicurare una distribuzione uniforme del metallo di riempimento lungo la giunzione di contatto, si deve applicare un sistema di riempimento di metallo a base di metallo.le superfici di brasatura delle barre di tenuta devono avere un'adeguata rugosità.

La qualità dell'assemblaggio dei componenti è strettamente correlata alla qualità di brasatura finale del prodotto e richiede una notevole attenzione.Secondo le norme nazionali, la tolleranza di altezza per le pinne è di -0,02 mm a +0,05 mm e per le barre di tenuta è di -0,03 mm a +0,03 mm.devono essere evitati i gruppi con pinne a tolleranza negativa accoppiate a barre di tenuta a tolleranza positivaGli scambiatori di calore sono fissati con apparecchiature dopo il montaggio.A causa della differenza dei coefficienti di espansione termica tra apparecchiature in alluminio e in acciaio inossidabile, un'eccessiva forza di fissaggio può facilmente causare la flessione o il collasso delle pinne dopo la brasatura, mentre una forza di fissaggio insufficiente può portare a una brasatura o all'allentamento insufficienti delle pinne.

Il foglio di separazione è rivestito di metallo di riempimento, che richiede una temperatura specifica per sciogliersi.La temperatura di brasatura influenza non solo la bagnabilità del metallo di riempimento, ma anche la resistenza del giunto brasatoSe la temperatura è troppo bassa, la temperatura di brasatura richiesta non viene raggiunta e le temperature in diverse aree sono irregolari.potenzialmente causanti una saldatura insufficiente, saldatura discontinua, porosità interna e inclusioni di scorie, che portano a una riduzione della resistenza delle articolazioni e a un aumento del rischio di perdite, potenzialmente addirittura gravi vesciche o lacerie.Questo fenomeno è talvolta osservato in produzione ed è spesso legato al passo tra le pinne o i passaggi interni e la barra di tenutaLa pratica ha dimostrato che se una sezione di pinne o passaggi interni di 100 mm di lunghezza non è brasata, essa può rompersi sotto una pressione inferiore a 2,0 MPa.il metallo di riempimento si scioglie completamenteInoltre, può verificarsi una grave ossidazione del metallo di riempimento, causando difetti come esaurimento del metallo di riempimento, erosione e piegatura.esiste un gradiente di temperatura tra la superficie del componente e il suo nucleoSe le temperature interne ed esterne del nucleo della piastra-pinna possono essere mantenute costantemente durante la brasatura a vuoto, la qualità della brasatura può essere ben assicurata.Se il gradiente di temperatura è troppo piccolo, il tempo di riscaldamento e di immersione richiesto diventa più lungo e un'immersione eccessiva può causare facilmente l'erosione.Il processo di fusione con il soldo non può essere effettuato senza che si verifichi un'eventuale irregolarità delle articolazioni (i)Si sono verificati casi di erosione interna.L'analisi post mortem ha rivelato che le macchie di erosione si trovavano principalmente sui due strati più esterni (alto e basso) del prodotto, che si presentano sotto forma di punti o strisce, soprattutto nelle cuciture tra le pinne.in particolare assicurando che la temperatura massima esterna del prodotto non sia troppo elevataDopo che il metallo di riempimento subisce una trasformazione di fase, la temperatura esterna può essere aumentata in modo appropriato.L'obiettivo principale è prevenire l'erosione causata da temperature esterne eccessive o da esposizione prolungata ad alte temperature.. mediante il controllo delle zone durante la brasatura, in cui le zone di riscaldamento vengono spente sequenzialmente una volta che il prodotto in tale zona raggiunge la temperatura di brasatura (zone di arresto quando raggiungono la temperatura),è anche un metodo efficace per prevenire l'erosione.

Nel brasaggio a vuoto, le interazioni tra il metallo di riempimento e alcuni componenti di vapore possono influenzare significativamente le caratteristiche del brasaggio.gas ossidanti quali ossigeno e vapore acqueo reagiscono chimicamente con l'alluminioQueste pellicole sono difficili da decomporre a temperature di brasatura tipiche, ostacolando il legame tra il metallo di riempimento e il metallo base.Quando la temperatura di brasatura è inferiore a 400°C, la natura protettiva del film di ossido lo rende meno suscettibile ai fattori ambientali all'interno del forno.e il processo entro questo intervallo di temperatura viene eseguito mentre il pompaggio a vuoto è in corsoQuando la temperatura supera i 400°C, alcuni elementi iniziano a evaporare in modo significativo.caratteristiche di brasatura che formano strati di ossido e degradano contemporaneamenteDi conseguenza, è necessario un livello di vuoto più elevato, che richiede una limitazione efficace delle pressioni parziali di ossigeno e acqua.i processi di pompaggio a vuoto e di riscaldamento sono interconnessiIn generale, per temperature inferiori a 450°C, il livello di vuoto deve essere controllato al di sotto di 0,05 Pa.Durante la fase di brasaturaUn buon livello di vuoto ha un impatto significativo sulla qualità del giunto brasato.

Durante la brasatura a vuoto, la temperatura e l'umidità atmosferiche ambientali possono influenzare significativamente la qualità della brasatura degli scambiatori di calore a piastre.L'assemblaggio in condizioni di umidità elevata provoca una maggiore aderenza dell'umidità alle pinneQuando viene collocato nel forno a vuoto per la brasatura, questa umidità rilascia più gas, abbassando il livello di vuoto di brasatura.l'evaporazione del vapore acqueo richiede una notevole quantità di caloreLa temperatura ambiente influenza direttamente il grado di ossidazione superficiale delle sottili piastre in lega di alluminio.in tal modo influenzando la qualità della brasatura a vuoto.

Sulla base dell'analisi di cui sopra, si dovrebbero attuare le seguenti misure per ridurre o ridurre il tasso di perdita degli scambiatori di calore dopo la brasatura a vuoto:

1.Quando si ordinano materie prime, esse devono essere acquistate da produttori di buona reputazione e specializzati per garantire la qualità e le prestazioni del materiale.

2.Dovrebbero essere evitati gli assemblaggi con pinne a tolleranza negativa accoppiate con barre di tenuta a tolleranza positiva; generalmente è ottimale un adattamento a distanza zero tra pinne e barre di tenuta.

3.Sosteniamo rigorosamente le procedure di processo per la preparazione del materiale, la pulizia e l'assemblaggio.

4.In pratica, ottimizzare e controllare rigorosamente i parametri del processo quali la temperatura di brasatura a vuoto, il tempo di tenuta e il livello di vuoto;regolare il processo di brasatura in base a diverse condizioni interne ed esterne.

5Controlla l'umidità ambientale.