Технология пайки тройника технологического трубопровода из сплава МНЖ5-1

Аналіз конструкції виробу

«Трійник технологічного трубопроводу» (рис.1) являється складовою частиною трубопроводу. Він складається із колектора та штуцера, які необхідно з’єднати між собою паяним з’єднанням. Габарити виробу: 62х48х26 мм. Всі деталі виготовлені із мідно-нікелевого сплаву МНЖ5-1. Експлуатують виріб в агресивному середовищі; можливість ремонту не передбачена. Для того, щоб розробити технологію паяння його з’єднань, необхідно знати, в яких умовах він працює і, відповідно, які вимоги пред’являються до якості їх виконання.

Трубопровід — це штучна споруда з труб, деталей трубопроводу та арматури, які щільно з’єднані між собою; призначені для транспортування газу або рідини, а також твердих речовин у вигляді суспензії під дією різниці тиску у різних перетинах.

«Трійник» – фасонна деталь трубопроводу, призначена для злиття або поділу потоку речовини під кутом 90°. Трійники по конструкції ділять на рівнопрохідні – без зменшення діаметра відгалуження та перехідні – із зменшенням діаметра відгалуження. Різноманітність конструкцій трійників викликано тим, що міцність ділянки трубопроводу в місцях утворення отвору різко знижується. Залежно від запасу міцності трубопроводу і співвідношення діаметру відгалуження до діаметру основної магістралі може вимагатися його місцеве посилення. Для цього застосовують спеціальні зміцнюючі елементи.

Найбільше зниження міцності трубопроводів відбувається в рівнопрохідних відгалуженнях, одержуваних шляхом врізування без зміцнювальних елементів (рис. 2). Такі з’єднання застосовують звичайно на невеликий умовний тиск P. Для більш високих тисків застосовують або посилений корпус, який виготовляють у вигляді окремих трійників або зміцнюють місце врізування накладним коміром (рис. 3).

При врізуванні з накладним коміром міцність з’єднання отримують за рахунок великої площі напуску, який заповнений припоєм, що забезпечує необхідне посилення міцності і жорсткості з’єднання.

Накладний комір повинен забезпечувати необхідну герметичність з’єднання, яку в нашому випадку можна отримати тільки за рахунок повного заповнення припоєм зазору між штуцером та колектором.

Аналіз матеріалу виробу

МНЖ5-1 – мідно-нікелевий сплав, який містить нікель у якості головного легуючого елементу (див.табл.1). Нікель утворює з міддю безперервний ряд твердих розчинів. При додаванні нікелю до міді зростають її міцність і електроопір, знижується температурний коефіцієнт електроопору, сильно підвищується стійкість проти корозії. Мідно-нікелеві сплави добре обробляються тиском в гарячому і холодному стані – з них отримують листи, стрічки, дріт, прутки, труби, штампують різні вироби. Мідно-нікелеві сплави підрозділяють на конструкційні та електротехнічні. Конструкційні мідно-нікелеві сплави відрізняються високою корозійною стійкістю і красивим сріблястим кольором.

Для того, щоб потім правильно вибрати оптимальний припій та флюс та розробити технологічний процес, необхідно проаналізувати хімічні, фізичні та механічні властивості заданого сплаву МНЖ5-1, які наведено в таблицях нижче, а також інші його дані та властивості, що вже були досліджені раніше дослідниками, за літературними джерелами.

До числа особливостей міді та її сплавів, що впливають на вибір способу паяння, відносяться:

– хімічна стійкість оксидів міді;

– вміст в багатьох сплавах легковипаровуваних елементів – цинку, кадмію, марганцю;

– підвищена здатність міді утворювати інтерметаліди з деякими компонентами припоїв;

– підвищена здатність міді і її сплавів до крихкого руйнування в контакті з рідкими припоями;

– підвищена гарячеламкість деяких мідних сплавів.

Також деяку складність викликає висока швидкість окислення мідних сплавів на повітрі. За даними Дж. Ф. Расмуссена та інших дослідників, при температурі 20 °С вже через 1-3 хв товщина оксидної плівки на міді складає 0,002 мкм, а така поверхня не змочується легкоплавкими припоями без флюсів. Швидкість росту оксидної плівки на міді залежить від температури і часу нагрівання. При температурі 495 °С через 1 с товщина оксидної плівки досягає 1,8 мкм, через 50 с – 5 мкм, через 70 с – 17 мкм. Для збереження очищеної поверхні від окислення на неї наносять лудінням шар припою Sn-Pb або Sn товщиною 3-5 мкм. Шар полуди з олова зберігає паяємість мідних сплавів на досить тривалий час.

За ступенем складності отримання паяних з’єднань мідні сплави ділять на дві групи:

1) мідь та її сплави, що утворюють при нагріванні для паяння і в процесі паяння оксиди з невисокою вільної енергією утворення і тому відносно легко видаляються при флюсовому паянні;

2) сплави, при нагріванні на яких виникають оксиди з високою вільної енергією їх утворення.

До першої групи мідних сплавів відноситься сама мідь та її сплави, що містять в основному наступні елементи: цинк, олово, свинець, фосфор, сурму, залізо, нікель, марганець.

Сплав МНЖ5-1 можна віднести до 1 групи.

GDE Ошибка: Запрашиваемая ссылка недействительна

ВИСНОВОК

В даній роботі був розроблений технологічний процес виготовлення виробу «трійник технологічного трубопроводу» за допомогою паяння, а саме:

1. Зроблено конструкторсько-технологічний аналіз виробу та визначено вимоги, пред’явлені до нього: герметичність швів та висока корозійна стійкість.

2. Проаналізовано технологічні властивості матеріалу МНЖ5–1, його сумісність із різними припоями, і вибрано найбільш придатний для забезпечення пред’явлених до з’єднання вимог властивостей мідно-фосфорний припій,здатний до самофлюсування. Він забезпечує міцність з’єднання на рівні основного металу. Слід зауважити, що був вибраний відносно дешевий припій, який не містить дорогих елементів, що позитивно вплине на зменшення собівартості виготовлення продукції.

3. Була підібрана технологія підготовки деталей до паяння за допомогою механічної та хімічної обробки.

4. Було сконструйовано спеціальний складальний кондуктор для складання під паяння виробу.

Його перевага полягає в тому, що він забезпечує нерухомість колектора та штуцера між собою під час паяння, при цьому автоматично стискує їх між собою під час розплавлення припою, тим самим видавлюючи лишки рідкого припою назовні, герметизуючи з’єднання та підвищуючи його міцність.

Недостатком кондуктора є необхідність його застосування для кожної деталі окремо. Але враховуючи те, що виробництво крупносерійне, то затрати на виготовлення кондукторів виправдані.

Після перевірки його працездатності, можна спробувати вдосконалити його шляхом заміни різьбової шпильки ексцентриковим прижимом, а, в ідеалі, створення кондуктора-плити для затиснення одночасно декількох десятків деталей на ньому.

5. Було вибрано обладнання для паяння – муфельна індукційна установка, відповідно до робочих температур вибраного припою та особливостей нагріву паяних швів.

6. Також було висвітлено питання контролю якості паяних з’єднань, враховуючи необхідність їх герметичності.

7. Розроблена технологія виготовлення заданого виробу економічно доцільна лише для крупносерійного та масового виробництва.

8. Під час виконання даної роботи було закріплено теоретичні знання на практиці.

9. Гарний інженер – не той, хто напам’ять знає формули, теореми та методи, а той, який знає шляхи вирішення завдань і підходи до дослідження різноманітних проблем. Напам’ять все знати неможливо. Уміння шукати рішення поставлених завдань – ось головний навик, який потрібно розвивати.

Список використаної літератури

Сварка нержавейки Киев

Сварочные работы Киев

Сварочные работы генератором Киев

1.Филиппов В.В. Технологические трубопроводы и трубопроводная арматура.Учебное пособие. – Самара: СамГТУ, 2012. – 66 с.

2.http://www.splav.kharkov.com/mat_start.php?name_id=1155

3. Лашко Н.Ф., Лашко С.В. Пайка металлов. – М.: Машиностроение, 1967. 4.ГОСТ 23137-78 Припои медно-цинковые. Марки.

5. http://art-con.ru/node/4007

6. http://metallicheckiy-portal.ru

7. Технологічні процеси паяння: Методичні вказівки до викон.сам.роботи з дисципліни «Паяння металів» для студ.напрямку 0923 «Зварювання»/Уклад: О.А.Денисевич, Л.А.Жданов.– К.НТУУ «КПІ», 2006.–83с.

8. Петрунин И.Е., Справочник по пайке.3-е изд. – М.: Машиностроение-1, 2003. – 480 с.

9.Лоцманов С.Н. (ред) AWS – Руководство по пайке металлов.М.: Оборонгиз, 1960. – 193 с.

10.Китаев А.М., Губин А.И. Сварка и пайка тонкостенных трубопроводов. М.: Машиностроение, 1972. – 133 с.

11.Индукционная пайка.В.В. Вологдин, Э.В. Кущ, В.В. Асамов; Под ред. А.Н. Шамова. Машиностроение,1989.- 36 с.

12. Г.Манко .Пайка и припои. Материалы, конструкции, технология и методы расчета. Машиностроение, 1968.-322с.