Τεχνολογία παραγωγής πλήρους διαδικασίας και έλεγχος ποιότητας των υψηλής αξιοπιστίας ανταλλακτών θερμότητας με πλάκες από κράμα τιτανίου

Η βασική ικανότητα κατασκευής για υψηλής αξιοπιστίας ανταλλακτές θερμότητας πλάκας-πτερυγίου από κράμα τιτανίου έγκειται στην ολοκλήρωση της κατασκευής εξαρτημάτων ακριβείας, της συγκόλλησης υψηλού κενού,και ελεγχόμενη επεξεργασία μετά την έξαψηΟι βασικές προκλήσεις της μηχανικής στην κατασκευή ανταλλακτών θερμότητας τιτανίου οφείλονται στις εγγενείς ιδιότητες των κράματος τιτανίου αεροδιαστημικής κλάσης, ιδίως την υψηλή ευαισθησία στην οξείδωση,Σημαντική ανάκαμψη κατά τη διάρκεια της δημιουργίας, και μια έντονη τάση στρεβλώσεων και εύθραυσης κατά τη διάρκεια του κύκλου συγκόλλησης TC4.

Το συγκρότημα πυρήνα πλάκας-πτερυγίου από τιτάνιο αποτελείται από πτερύγια, φύλλα διαχωρισμού, πλευρικές ράβδους, πλευρικές πλάκες και εκτροχείς ροής.

Οι κοινώς προσδιορισμένες ποιότητες τιτανίου για την κατασκευή του εναλλάκτη θερμότητας αεροδιαστημικού τύπου περιλαμβάνουν το εμπορικά καθαρό τιτανίου (TA1/TA2) και το αεροδιαστημικό κράμα τιτανίου TC4 (Ti-6Al-4V).Οι αντοχές διαστάσεων είναι κρίσιμες.: το πάχος των πτερυγίων κυμαίνεται από 0,1 έως 0,3 mm, ενώ το πάχος των φύλλων διαχωρισμού κυμαίνεται από 0,5 έως 1,5 mm.

Όσον αφορά την επιλογή του μέταλλου πλήρωσης, το προτιμώμενο σύστημα για τη συγκόλληση κενού του τιτανίου είναι η ομάδα των μέταλλων πλήρωσης Ti-Zr-Cu-Ni (βάσει τιτανίου),που προσφέρει εύρος τήξης 890~950°C και ανώτερη αντοχή στη διάβρωσηΤα συμπληρώματα με βάση το ασήμι γενικά αποφεύγονται λόγω της ευαισθησίας των ιόντων χλωριούχου και της ανεπαρκούς αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες.

Επενδύσεις:Η κοπή με λέιζερ ή η ακρίβεια της κοπής διατηρεί αυστηρή ανοχή ± 0,02 mm.

Μεταμόρφωση:Η υψηλής ταχύτητας σφράγιση ακριβείας χρησιμοποιεί εργαλεία Cr12MoV με διαχωρισμό ≤0,01 mm. Τα ύψη πτερυγίων του εναλλάκτη θερμότητας από τιτάνιο κυμαίνονται από 1,6 έως 12 mm, με το πλάτος πτερυγίου μεταξύ 2 έως 5 mm.

Ανακούφιση από το άγχος:Για να μετρηθεί η αντίδραση του υλικού από κράμα τιτανίου, εφαρμόζεται θερμικός κύκλος 250-300 °C για 1 ̇ 2 ώρες.

Ετικέτες διαχωρισμούΕπεξεργάζεται με το laser cutting και στη συνέχεια με ακρίβεια για να επιτευχθεί επίπεδα ≤ 0,03 mm/m και τραχύτητα επιφάνειας Ra ≤ 0,8 μm.

Πλευρικές μπάρες:Η κάμψη και η ακριβής κοπή διατηρούν ανοχές διαστάσεων ± 0,05 mm για να εξασφαλιστεί η επίτευξη του κρίσιμου κενού συγκόλλησης 0,03·0,15 mm.

Πλακέτες πλευρών:Η αλεξίσφαιρα CNC εξασφαλίζει την απαιτούμενη γεωμετρία και επίπεδητητα για την επακόλουθη συγκόλληση της κεφαλής.

Αυτό το βήμα είναι ζωτικής σημασίας για τον υψηλής αξιοπιστίας έλεγχο ποιότητας του εναλλάκτη θερμότητας.

Απολιπαντικό:Υπερήχων αλκαλικός καθαρισμός (50°60°C, 15 λεπτά) → Ξεπλύσιμο με νερό → Υπερήχων άνυδρος καθαρισμός με αιθανόλη (10 λεπτά).

Απομάκρυνση οξειδίων:Οξύ αφαλάκιση (5% HF + 20% HNO3, θερμοκρασία περιβάλλοντος, 5 ̊10 λεπτά) → Ξεπλύσιμο με αποιονισμένο νερό → Ξήρανση (80°C, 30 λεπτά).

Κριτήρια αποδοχής:Οι επιφάνειες πρέπει να είναι απαλλαγμένες από λάδι και χρώμα οξείδωσης, με συνεχή, αδιάσπαστη υδατική ταινία.

Μορφή μεταλλικού γεμιστήρα:Το μέταλλο Ti-Zr-Cu-Ni για την πλήρωση εφαρμόζεται ως φύλλο (30 ′′ 50 μm πάχους), σκόνη ή πάστα.

Ακολουθία στοίβασης:Πλακέτα πλάτης → φύλλο διαχωρισμού → πτερύγιο → πλευρική ράβδο → φύλλο διαχωρισμού → πτερύγιο → πλευρική ράβδο →... → πλάκα πλάτης.

Εργαλεία και πίεση:Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των διαστάσεων της επιφάνειας της επιφάνειας της επιφάνειας της επιφάνειας.

Εξοπλισμός:Απαιτείται φούρνος με κενό υδραυλικής συγκόλλησης με τελικό κενό ≤ 1 × 10−4 Pa και ακρίβεια ελέγχου θερμοκρασίας ± 3 °C.

Αντιπροσωπευτικός κύκλος συγκόλλησης TC4:

Φάση 1: περιβάλλον → 650°C σε θερμοκρασία 10°C/min· διατήρηση 30 λεπτών
(Προθέρμανση, εξάτμιση αερίων, θερμική εξισορρόπηση)

Φάση 2: 650°C → 920°C σε ≤5°C/min· διατήρηση 20-30 λεπτά
(Τρέψιμο, υγρασία και ροή του γεμιστήρα)

Φάση 3: Αργή ψύξη στο φούρνο έως ≤ 150 °C πριν από την αφαίρεση
(Πρόληψη θερμικού σοκ και στρέβλωσης)

Ελέγχου κρίσιμων διαδικασιών για την ατμοσφαιρική συγκόλληση τιτανίου:

Επίπεδο κενού:≥ 5 × 10−3 Pa για την αποτροπή της οξείδωσης και της απορρόφησης υδρογόνου στον πυρήνα του εναλλάκτη θερμότητας από πλάκα τιτανίου.

Ποσοστό θέρμανσης:≤ 5 °C/min πάνω από 600 °C για την αποφυγή ρωγμών που προκαλούνται από θερμική κλίση.

Ομοιότητα θερμοκρασίας:ΔT σε όλη την πυρήνα ≤±5°C για την αποφυγή τοπικής υπερ τήξης ή ελλιπής συγκόλλησης.

Καθαρισμός:Απομάκρυνση των στερεών μετά από μηχανικό επίδεσμο και ελαφρύ σπασμό του άμμου για την εξάλειψη του χρώματος οξείδωσης και των σπασμάτων.

Μέγεθος:Στρίβωση σε κρύο σε υδραυλικό πρέσο για την επίτευξη επίπεδων διαστάσεων ≤ 0,5 mm/m. Απαγορεύεται αυστηρά η χτύπηση με σφυρί.

Κεφαλίδες/φλέγκες:Σφυρηλατήσεις από κράμα τιτανίου αεροδιαστημικής κλάσης με προετοιμασία πτυχών με επεξεργασία CNC.

Διαδικασία συγκόλλησης:Ειδικότερα, η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιείται για την επεξεργασία των υλικών που περιέχονται σε συσκευές που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία υλικών.

Παραμέτρους συγκόλλησης:ρεύμα 80 120 A, ροή αργόνου 15 20 L/min.

Απαιτήσεις ποιότητας:Οι συγκόλλησεις πρέπει να είναι απαλλαγμένες από ρωγμές, πορώσεις και ελλιπή σύντηξη, επαληθευμένες με 100% επιθεώρηση PT/MT.

Τύπος:400 ∆ 500 °C για 6 ∆ 8 ώρες υπό κενό ή αδρανή ατμόσφαιρα αργονίου για την ανακούφιση των υπολειμματικών πιέσεων από την κατασκευή εναλλάκτη θερμότητας τιτανίου, αποτρέποντας έτσι την καθυστερημένη ρωγμάτωση.

Δοκιμή διαρροής:0.8·1.2 MPa συμπιεσμένου αέρα· διατήρηση 30 λεπτών· πτώση πίεσης ≤0,05 MPa.

Δοκιμή πίεσης:1.5 × πίεση σχεδιασμού· διαρκεί 5 λεπτά· δεν επιτρέπεται διαρροή ή μόνιμη πλαστική παραμόρφωση.

Ανωδικοποίηση:Παρέχει ένα στρώμα οξειδίου 1015 μm για ενισχυμένη αντοχή στην φθορά και την φθορά.

Ηλεκτροφώτιση:Επιτυγχάνει Ra ≤ 0,4 μm, μειώνοντας την αντίσταση ροής του υγρού και βελτιώνοντας τις επιδόσεις του εναλλάκτη θερμότητας τιτανίου.

Ακριβότητα διαστάσεων:Ανεκτικότητα πτερυγίου και φύλλου διαχωρισμού ±0,02 mm· διαφορά συγκόλλησης διατηρείται στα 0,03 ∼0,15 mm.

Καθαρότητα επιφάνειας:Η κατάσταση πριν από τη θέρμανση είναι κρίσιμη για τον ποιοτικό έλεγχο του θερμομικευτήρα υψηλής αξιοπιστίας. Οι επιφάνειες πρέπει να είναι απαλλαγμένες από λάδι, κλίμακα οξειδίου και δακτυλικά αποτυπώματα.

Παράμετροι συγκόλλησης:Θερμοκρασία 900°C-930°C· βρύση 20°30 λεπτά· επίπεδο κενού ≥ 5×10−3 Pa.

Ακεραιότητα συγκόλλησης:100% NDT των αρθρώσεων GTAW· δεν είναι αποδεκτές ρωγμές ή πορώσεις.

Ακεραιότητα πίεσης:100% ποσοστό επιτυχίας στις δοκιμές πίεσης και διαρροής· μηδενική διαρροή.

Μη ολοκληρωμένη συγκόλληση:Προκαλείται από υπερβολικό κενό συγκόλλησης ή ανεπαρκή θερμοκρασία.
Διόρθωση:Μείωση της ανοχής κενών, αύξηση της κορυφαίας θερμοκρασίας και/ή παράταση του χρόνου απορρόφησης στον κύκλο συγκόλλησης TC4.

Η διάβρωση / υπερθέρμανση:Προκαλείται από υπερβολική θερμοκρασία ή παρατεταμένη βρύση.
Διόρθωση:Χαμηλότερη μέγιστη θερμοκρασία, μειωμένος χρόνος διαμονής.

Διαστρέβλωση:Προκαλείται από ταχεία θέρμανση ή μη ομοιόμορφη ψύξη κατά τη διαδικασία συγκόλλησης υπό κενό.
Διόρθωση:Μείωση της ταχύτητας θέρμανσης, βελτιστοποίηση της ρύθμισης, επιβολή ελεγχόμενης ψύξης του φούρνου.

Διαρροή:Εξαιτίας διακοπής συγκόλλησης ή ρωγμών συγκόλλησης.
Διόρθωση:Βελτίωση των διαδικασιών προκαθαρισμού· βελτίωση του θερμικού προφίλ της συγκόλλησης κενού τιτανίου· διασφάλιση αυστηρής συμμόρφωσης με τα πρότυπα κατασκευής εναλλάκτη θερμότητας στον αεροδιαστημικό τομέα.