RU2087286C1 - Method of production of bimetallic vessels - Google Patents
Method of production of bimetallic vessels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087286C1 RU2087286C1 RU95116699A RU95116699A RU2087286C1 RU 2087286 C1 RU2087286 C1 RU 2087286C1 RU 95116699 A RU95116699 A RU 95116699A RU 95116699 A RU95116699 A RU 95116699A RU 2087286 C1 RU2087286 C1 RU 2087286C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cladding layer
- vessel
- protrusions
- jacket
- grooves
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам диффузионной сварки и может быть использовано для изготовления аппаратов и других биметаллических изделий, с размещенными под плакирующим слоем каналами для пропускания теплоносителя и применяющихся в различных отраслях машиностроения. The invention relates to methods for diffusion welding and can be used for the manufacture of apparatuses and other bimetallic products, with channels placed under the cladding layer for passing the coolant and used in various engineering industries.
Известен способ изготовления биметаллических сосудов, плакированных изнутри металлов путем вакуумно-диффузионной сварки корпуса сосуда с плакирующим слоем, при котором перед сваркой внутри сосуда устанавливают гладкую обечайку, после чего внутрь ее помещают стальную предварительно отожженную в окислительной атмосфере рубашку, уплотняют кромки рубашки и сосуда и создают между ними вакуум (авт.свид. СССР N 428904 B 23 K 20/00). A known method of manufacturing bimetallic vessels, clad inside metals by vacuum diffusion welding of the vessel body with a cladding layer, in which before welding a smooth shell is installed inside the vessel, after which a steel jacket is preliminarily annealed in an oxidizing atmosphere, the edges of the shirt and the vessel are compacted and created there is a vacuum between them (ed. certificate of the USSR N 428904 B 23 K 20/00).
Однако при изготовлении сосудов с каналами на внутренней поверхности корпуса, при диффузионной сварке материал плакирующего слоя под действием давления, создаваемого технической рубашкой, продавливается в каналы, частично перекрывая их, что приводит к необходимости увеличения глубины каналов и толщины плакирующего слоя, тем самым увеличивая материалоемкость сосудов и расхода плакирующего материала. However, in the manufacture of vessels with channels on the inner surface of the body, during diffusion welding, the material of the cladding layer under the pressure created by the technical jacket is pressed into the channels, partially overlapping them, which leads to the need to increase the depth of the channels and the thickness of the cladding layer, thereby increasing the material consumption of the vessels and consumption of cladding material.
Известен также способ изготовления биметаллических сосудов диффузионной сваркой, при котором внутрь сосуда устанавливают плакирующий слой, затем размещают технологическую рубашку, герметизируют их кромки, создают между свариваемыми поверхностями обечайки и плакирующего слоя вакуум, сборку размещают в компрессионной печи, производят кратковременное обжатие, нагревают до температуры сварки, сдавливают давлением газа, подаваемого в печь, и осуществляют изотермическую выдержку (авт. свид. СССР N 1799705 B 23 K 20/00). There is also known a method of manufacturing bimetallic vessels by diffusion welding, in which a cladding layer is installed inside the vessel, then a technological jacket is placed, their edges are sealed, a vacuum is created between the surfaces of the shell and cladding layer to be welded, the assembly is placed in a compression furnace, short-term compression is made, heated to the welding temperature , squeeze the pressure of the gas supplied to the furnace, and carry out isothermal exposure (ed. certificate. USSR N 1799705 B 23 K 20/00).
Недостатком такого способа является невозможность изготовления биметаллических сосудов с каналами на внутренней поверхности корпуса без значительного увеличения материалоемкости как плакирующего слоя, так и сосуда, поскольку при диффузионной сварке также происходит проседание плакирующего слоя и частичное перекрывание сечения канала. Стенка канала, образованная планкирующим слоем, не обеспечивает эффективность теплопередачи из-за недостаточной турбулилизующей способности гладкой поверхности по сравнению с поверхностями, имеющими неровности, с которыми взаимодействует поток теплоносителя. The disadvantage of this method is the inability to manufacture bimetallic vessels with channels on the inner surface of the body without a significant increase in the material consumption of both the cladding layer and the vessel, since diffusion welding also causes the cladding layer to sag and partially overlap the channel section. The channel wall formed by the planking layer does not provide heat transfer efficiency due to the insufficient turbulizing ability of the smooth surface compared to surfaces having irregularities with which the coolant flow interacts.
По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбран способ авторскому свидетельству СССР N 1799705. Based on the totality of common features, the method of USSR copyright certificate N 1799705 was selected as a prototype.
Задачей изобретения является создание способа, позволяющего снизить материалоемкость и обеспечить интенсификацию процесса теплообмена, снизить расход плакирующего материала путем увеличения механической прочности. The objective of the invention is to provide a method that allows to reduce material consumption and to provide intensification of the heat transfer process, to reduce the consumption of cladding material by increasing mechanical strength.
Поставленная задача достигается тем, что по предлагаемому способу изготовления биметаллических сосудов диффузионной сваркой, при котором внутрь устанавливают плакирующий слой, затем размещают технологическую рубашку, герметизируют их кромки, создают между свариваемыми поверхностями обечайки и плакирующего слоя вакуум, сборку размещают в компрессионной печи, производят кратковременное обжатие, нагревают до температуры сварки, сдавливают давлением газа, подаваемого в печь, и осуществляют изотермическую выдержку, на внутренней поверхности сосуда выполняют канавки, на наружную поверхность плакирующего слоя перед установкой внутрь сосуда выполняют выступы выпуклой частью наружу и производят отжиг с последующей зачисткой поверхности, после чего устанавливают плакирующий слой, перекрывающий канавки с образованием закрытых каналов термостатирования, и деформируют рифления, находящиеся на участках, расположенных между канавками, выступы выполняют под углом друг к другу с высотой 0,1-0,3 глубины канавок, герметизацию технологической рубашки осуществляют путем установки на ее торцах колец из материала с коэффициентом линейного расширения выше коэффициента линейного расширения материала рубашки, кольца выполняют с внутренними каналами, в которые подводят охлаждающую среду после окончания изотермической выдержки и сброса давления в компрессионной печи, кольца заключают в стальной кожух, выступы выполняют в виде участка точечной деформации (пуклевок), выступы выполняют в виде ряда расположенных последовательно пуклевок с углублением на внешней поверхности выполняют в шахматном порядке. The problem is achieved by the fact that according to the proposed method for the manufacture of bimetallic vessels by diffusion welding, in which a cladding layer is installed, then a technological shirt is placed, their edges are sealed, a vacuum is created between the welded surfaces of the shell and cladding layer, the assembly is placed in a compression furnace, short-term compression is performed , heated to a welding temperature, squeezed by the pressure of the gas supplied to the furnace, and isothermal exposure, on an internal surface the vessel’s grooves are made, grooves are made on the outer surface of the cladding layer before being installed inside the vessel, and annealing is carried out followed by surface cleaning, after which a cladding layer is installed that overlaps the grooves with the formation of closed thermostatic channels, and the corrugations located in areas located between the grooves, the protrusions are performed at an angle to each other with a height of 0.1-0.3 of the depth of the grooves, the technological jacket is sealed by installing at its ends of the rings of material with a linear expansion coefficient higher than the linear expansion coefficient of the shirt material, the rings are made with internal channels into which the cooling medium is supplied after isothermal soaking and pressure relief in the compression furnace, the rings are enclosed in a steel casing, the protrusions are made in the form of a section point deformation (beetles), the protrusions are made in the form of a series of successive beetles with a recess on the outer surface are staggered.
Выполнение на внутренней поверхности сосуда канавок и нанесения на наружную поверхность плакирующего слоя перед установкой внутрь сосуда выступов выпуклой частью наружу и проведение отжига с последующей зачисткой перед установкой его в сосуд, в результате чего перекрываются канавки с образованием закрытых каналов термостатирования и деформация выступов, находящиеся на участках термостатирования с теплопередающей поверхностью, обращенной внутрь сосуда и обладающей рядом преимуществ в сравнении с известными способами:
повышенной эффективностью теплообмена за счет турбулизации потока теплоносителя при взаимодействии с выступами на теплопередающей поверхности плакирующего слоя;
обеспечивающих снижение материалоемкости за счет уменьшения общей толщины плакирующего слоя благодаря наличию выступов, т.е. участков с увеличенной толщиной, выполняющих функции ребер жесткости, повышающих механическую прочность теплопередающей стенки каналов.Performing grooves on the inner surface of the vessel and applying a protruding part to the outside of the cladding layer before installing the protrusions outside the vessel and annealing, followed by stripping before installing it in the vessel, as a result of which the grooves overlap with the formation of closed thermostatic channels and the deformation of the protrusions located in areas temperature control with a heat transfer surface facing the inside of the vessel and having a number of advantages compared to known methods:
increased heat transfer efficiency due to turbulization of the coolant flow when interacting with protrusions on the heat transfer surface of the clad layer;
reducing material consumption by reducing the overall thickness of the cladding layer due to the presence of protrusions, i.e. sections with increased thickness, performing the functions of stiffeners, increasing the mechanical strength of the heat transfer wall of the channels.
Выполнение выступов под углом друг к другу с высотой 0,1 0,3 глубины канавок при минимальном увеличении гидравлического сопротивления каналов обеспечивает турбулизацию потока при его различных скоростях, что позволяет снизить материалоемкость сосудов. При этом уменьшается тепловое сопротивление каналов, за чего достигается повышения эффективности термостатирования сосудов. Геометрические размеры и взаимное расположение выступов зависят от плотности и скорости потока термостатирующей среды, перепада температур на стенках канала, размеров канала и определяется тепловым и гидравлическим расчетами. The implementation of the protrusions at an angle to each other with a height of 0.1 to 0.3 the depth of the grooves with a minimum increase in the hydraulic resistance of the channels provides turbulence of the flow at its various speeds, which reduces the material consumption of the vessels. At the same time, the thermal resistance of the channels decreases, for which an increase in the efficiency of thermostating of blood vessels is achieved. The geometric dimensions and the relative position of the protrusions depend on the density and flow rate of the thermostatic medium, the temperature difference on the channel walls, the channel dimensions and is determined by thermal and hydraulic calculations.
Осуществление герметизации технологической рубашки путем установки на ее торцах колец из материала с коэффициентом линейного расширения выше коэффициента линейного расширения материала рубашки упрощает процесс герметизации кромок плакирующего слоя, рубашки и корпуса. В этом случае герметизация осуществляется за счет нагрева, поскольку коэффициент линейного расширения у кольца выше, чем у рубашки и корпуса, то при нагреве сборки кольцо, расширяется от нагрева, создает необходимый для герметизации натяг. При охлаждении сборки кольцо, наоборот, уменьшается в диаметре и отдаляет кромки рубашки от плакирующего слоя, что упрощает процесс сборки и разборки, делая процесс менее трудоемким. Sealing a technological shirt by installing rings of material with a linear expansion coefficient above the linear expansion coefficient of the jacket material on its ends simplifies the process of sealing the edges of the cladding layer, shirt, and case. In this case, the sealing is carried out by heating, since the linear expansion coefficient of the ring is higher than that of the shirt and the case, when the assembly is heated, the ring expands from heating and creates an interference fit necessary for sealing. When the assembly is cooled, the ring, on the contrary, decreases in diameter and moves the shirt edges away from the cladding layer, which simplifies the assembly and disassembly process, making the process less time-consuming.
Выполнение колец с внутренними каналами, в которые подводят охлаждающую среду, после окончания изотермической выдержки и сброса давления в компрессионной печи позволяет ускорить процесс разборки за счет создания дополнительной разности температур в кольце и корпусе. The implementation of the rings with internal channels into which the cooling medium is supplied, after the end of isothermal soaking and depressurization in the compression furnace, allows to speed up the disassembly process by creating an additional temperature difference in the ring and the casing.
Заключение колец в стальной кожух позволяет исключить окисление материала кольца при нагреве в компрессионной печи и увеличить количество циклов применения одного и того кольца, тем самым уменьшить расход цветных металлов. The conclusion of the rings in a steel casing eliminates the oxidation of the material of the ring when heated in a compression furnace and increases the number of cycles of application of the same ring, thereby reducing the consumption of non-ferrous metals.
Выполнение выступов в виде участков точечной деформации (пуклевок) обеспечивает уменьшение затрат на нанесение выступов на поверхность плакирующего слоя и повышает качество сварки за счет уменьшения усилий обратной деформации. The implementation of the protrusions in the form of areas of point deformation (beak) provides a reduction in the cost of applying the protrusions to the surface of the cladding layer and improves the quality of welding by reducing the forces of reverse deformation.
Выполнение выступов в виде ряда расположенных последовательно пуклевок с углублениями на внутренней поверхности плакирующего слоя меньше толщины удаляемого при механической обработке слоя обеспечивает получение выступов, необходимой конфигурации, а следовательно, более эффективную турбулизацию потока при снижении энергетических затрат на формообразование выступов. The implementation of the protrusions in the form of a series of sequentially located puppets with recesses on the inner surface of the cladding layer is less than the thickness of the layer removed during machining provides the protrusions of the required configuration, and therefore, more efficient turbulence of the flow while reducing energy costs for the formation of protrusions.
Выполнение пуклевок в шахматном порядке обеспечивает аналогичный описанному выше эффект турбулизации потока, но достигается более простыми и произвольными приемами. Performing staggering in a checkerboard pattern provides the effect of flow turbulization similar to that described above, but is achieved by simpler and more arbitrary methods.
На фиг. 1 показано взаимное расположение стенки корпуса сосуда, плакирующего слоя и технологической рубашки; на фиг. 2 то же после воздействия давлением на стенки канала (первый вариант); на фиг. 3 сечение по А-А; на фиг. 4 сечение сборки в зоне краевого кольца; на фиг. 5 вариант выполнения выступов в виде пуклевок; на фиг. 6 конфигурация сечения пуклевок (сечение Б-Б) и плакирующий слой после механической обработки, отмеченной пунктирной линией, на фиг. 7 вариант взаимного расположения пуклевок в шахматном порядке. In FIG. 1 shows the relative position of the wall of the vessel body, cladding layer and technological shirt; in FIG. 2 the same after exposure to channel walls (first option); in FIG. 3 section along AA; in FIG. 4 section of the assembly in the region of the edge ring; in FIG. 5 embodiment of protrusions in the form of pupples; in FIG. 6 the configuration of the section of the beetles (section BB) and the cladding layer after machining marked with a dashed line, in FIG. 7 variant of the mutual arrangement of the puppets in a checkerboard pattern.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Перед диффузионной сваркой на внутренней поверхности сосуда 1 выполняют канавки 2, например, путем механической обработки, затем на наружную поверхность плакирующего слоя 3 наносят с помощью штемпелей или роликов выступы 4, отжигают плакирующий слой для снятия напряжений наклепа при температуре отжига для данного материала, зачищают наружную поверхность плакирующего слоя от окалины и загрязнений с помощью известных устройств и устанавливают в сосуд 1, после чего плакирующий слой подвергают механической деформации, например прикатывают валиком, либо воздействуют давильным роликом до полной деформации выступов, взаимодействующих с межканавочным пространством внутренней поверхности сосуда. Затем в сосуд помещают стальную предварительно отожженную в окислительной атмосфере технологическую рубашку 5, которая снабжена разъемом, обеспечивающим создание натяга между технологической рубашкой 5 и плакирующим слоем 3. После этого с помощью механических устройств уплотняют кромки рубашки 5 и сосуда 1 и создают между ними вакуум. Всю сборку помещают в компрессионную печь, поднимают давление для кратковременного обжатия отвакуумированных поверхностей, после чего давление сбрасывают до атмосферного. Затем включают нагрев и вновь повышают давление в компрессионной печи и после изотермической выдержки отключают нагрев и сбрасывают давление. Before diffusion welding,
При механическом обжатии и при обжатии в процессе диффузионной сварки в компрессионной печи происходит деформация стенки каналов, образованной плакирующим слоем, который частично вдавливается в полость канавок. Для компенсации этого вдавливания глубина канавок выполняется глубже требуемой на величину деформации плакирующего слоя, а для уменьшения величины вдавливания плакирующего слоя в канавку технологическая рубашка выполняется с толщиной, способной компенсировать давление в компрессионной печи. Последующая диффузионная сварка плакирующего слоя с поверхностью сосуда происходит в обычном режиме. Величина и продолжительность кратковременного обжатия зависят от пластических свойств плакирующего слоя, толщины плакирующего слоя и определяются опытным путем в каждом случае. During mechanical compression and during compression during diffusion welding in a compression furnace, the channel wall is deformed, formed by a cladding layer, which is partially pressed into the cavity of the grooves. To compensate for this indentation, the depth of the grooves is deeper than the required by the amount of deformation of the cladding layer, and to reduce the amount of indentation of the cladding layer into the groove, the technological shirt is made with a thickness capable of compensating for the pressure in the compression furnace. Subsequent diffusion welding of the clad layer with the surface of the vessel occurs in the normal mode. The magnitude and duration of short-term compression depends on the plastic properties of the cladding layer, the thickness of the cladding layer and are determined empirically in each case.
На технологической рубашке 5 могут быть установлены кольца 6 из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала корпуса 1 и технологической рубашки 5, например, из меди или медных сплавов. В этом случае кольцо 6 помещают в канавке кольца 7, изготовленного из стали и приваренного к рубашке 5. Кольцо 6 снабжено кольцевым каналом 8 и сообщающимся с ним радиальными каналами, перекрытыми заглушками 9. При нагреве сборки в компрессионной печи под действием тепла кольцо 6, расширяясь, создает дополнительное давление по краям рубашки 5, обеспечивая более надежную герметизацию стыка рубашки 5 и сосуда 1. После охлаждения до температуры порядка 80oC вместо заглушек 9 к кольцу 7 подсоединяют трубопроводы подвода и отвода хладагента и за счет уменьшения линейных размеров кольца 6 отделяют края рубашки 5 от плакирующего слоя 3.On the
Пример. Example.
Изготавливают обечайку с внутренним диаметром 1500 мм с теплообенными каналами шириной 8 мм и глубиной 4 мм. Расстояние между каналами 40 мм, рабочая высота обечайки 600 мм, толщина обечайки 28 мм, материал-сталь 3. Устанавливают плакирующий слой из меди толщиной 5 мм с выполненными на его внешней поверхности пуклевок высотой 1,5 мм и шириной 2 мм. После чего производят выглаживание поверхности плакирующего слоя правильным роликом до полного прилегания плакирующего слоя к стенке сосуда и устанавливают технологическую рубашку 5, которую изготавливают из листовой стали толщиной 6 мм. Герметизирую края сборки и вакуумируют. Затем повышают давление в компрессионной печи и производят обжатие сборки, при этом величина предварительного давления составляла 4,2 МПа при давлении давлении сварки 3,7 МПа. Время выдержки сварки при предварительном давдении составляло согласно технологическому регламенту 28 мин при общей продолжительности диффузионной сварки 320 мин, после чего давление сбрасывали до атмосферного и внутреннюю поверхность обечайки подвергали механической обработке. При этом толщину плакирующего слоя доводили до 3,6 мм. Таким образом достигалось требуемое термическое сопротивление каналов и обеспечивалась необходимая механическая прочность при минимальной материалоемкости. A shell is made with an inner diameter of 1500 mm with heat-insulated channels with a width of 8 mm and a depth of 4 mm. The distance between the channels is 40 mm, the working height of the shell is 600 mm, the thickness of the shell is 28 mm, and the material is
Предлагаемый способ обеспечивает изготовление аппаратов с уменьшенной материалоемкостью и каналами с минимальными тепловым и гидравлическим сопротивлением. The proposed method provides the manufacture of devices with reduced material consumption and channels with minimal thermal and hydraulic resistance.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116699A RU2087286C1 (en) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Method of production of bimetallic vessels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116699A RU2087286C1 (en) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Method of production of bimetallic vessels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2087286C1 true RU2087286C1 (en) | 1997-08-20 |
RU95116699A RU95116699A (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20172442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95116699A RU2087286C1 (en) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Method of production of bimetallic vessels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2087286C1 (en) |
-
1995
- 1995-09-27 RU RU95116699A patent/RU2087286C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 428904, кл. B 23 K 20/00, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР N 1799705, кл. B 23 K 20/00, 1990. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4598857A (en) | Method of producing double-wall composite pipes | |
US5438776A (en) | Industrial ironing machine and method for manufacturing a bed used in such machine | |
RU2157294C1 (en) | Method of continuous casting of thin metallic articles and device for realization of this method | |
RU2087286C1 (en) | Method of production of bimetallic vessels | |
US20070068664A1 (en) | Method of manufacturing a cooling plate and a cooling plate manufactured with this method | |
US5875954A (en) | Bonded pipe and method for bonding pipes | |
US4455733A (en) | Furnace cooling elements and method of forming furnace cooling elements | |
US5215245A (en) | Method for roll embossing metal strip | |
GB2079204A (en) | Methods of Securing a Tube in the Bore of a Wall | |
US2657298A (en) | Method and apparatus for manufacturing composite plates | |
JPH0299253A (en) | Assembling type roll for continuous casting slab | |
KR890004603B1 (en) | Process for manufacturing tubes by powder metallurgy | |
RU2087285C1 (en) | Method of production of bimetallic vessels | |
KR100382120B1 (en) | Method and apparatus for the even heat distribution of heating roll | |
WO1989005698A1 (en) | Method of working double tube | |
KR100215504B1 (en) | Method for manufacturing composite metal | |
RU95116699A (en) | METHOD FOR PRODUCING BIMETALLIC VESSELS | |
KR100955579B1 (en) | Fabrication method and casting roll for metal strips by melt drag process | |
JP2535872B2 (en) | Flare tube manufacturing method | |
JPH0576383B2 (en) | ||
JPH0545330B2 (en) | ||
RU2123917C1 (en) | Method for making bimetallic vessels | |
JPS5952689B2 (en) | Method for improving residual stress on the inner and outer surfaces of steel pipes | |
JPH02142646A (en) | Casting roll for metal plate continuous casting machine | |
SU695751A1 (en) | Apparatus for gross-helical rolling of high-rib tubes |