Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ЇЕЛШ
Теплообмепная аппаратура в условиях морской среды подвержена коррозии, что влечет за собой значительные материальные потерн. Для защиты теплообменных аппаратов от коррозии применяют мсталлпче-:кие покрытия. Перспективна замена в теплообменных аппаратах меди и меднонпкелевых сплавов на более дешевые алюминий и его сплавы. Актуальной металловедческой и технологической задачей является разработка новых и совершенствование существующих защитных покрытий и технологии их нанесення. Сложность нанесения металлических покрытии на алюминий, который также нуждается в антикоррозионной защите, связана с необходимостью обеспечить смачивание металла расплавами припоев. Нанесение покрытий в ультразвуковом поле из расплавов — метод ультразвуковой металлизации (УЗМ) позволяет решить задачу и при этом отказаться от флюсования, что благоприятно как для коррозионной стойкости, так и в связи с остротой экологических проблем. УЗМ сравнительно недавно начали развивать как одни из методов повышения качества покрытий на сложных для металлизации материалах и решения актуальной задачи техники п физики поверхности — создания соединений разнородных материалов. Достоинством метод? УЗМ является его высокая универсальность. Ультразвуковые колебания интенсифицируют процессы смачивания, лежащие в основе технологических процессов нанесения покрытий. Результаты изучения влияния ультразвука на процессы смачивания могут быть полезны при разработке технологии процессов кристаллизации, очистки, пропитки, рафинирующей обработки расплавов, пайки, металлизации и ряда других.
Целью работы является разработка технологии нанесения защитного покрытия на алюминиевые и медные подложки методом УЗМ.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
исследованы процессы смачивания и растекания но алюминию и меди расплавов легкоплавких металлов и их сплавов при ультразвуковом воздействии и в его отсутствие;
изучены особенности взаимодействия металлических расплавов с твердыми металлами в ультразвуковом поле;
исследовано влияние технологических параметров процесса УЗМ па структуру и эксплуатационные свойства покрытий, наносимых на медь и алюминий;
получены данные по коррозионной стойкости покрытий и выбраны оптимальные составы;
разработан технологический процесс УЗМ алюминиевых и медных лент для оребрения теплообменных аппаратов;
разработана схема комплексного использования ультразвука в производстве теплообменных аппаратов..
В диссертационной работе защищается новизна следующих научных результатов:
-
Впервые получены температурные н концентрационные зависимости краевых углов смачивания, работ адгезии расплавов легкоплавких металлов In, Bi, Sn, Pb, Sb и сплавов двойных систем Sn—Pb, Sn— Sb, Sb—Pb, Sn—Zn, Zn—Al к алюминию и меди в ультразвуковом поле. Показано, что растскаемость сплавов выше, чем однокомпонентных расплавов. Предложен возможный механизм интенсификации процессов смачивания под действием ультразвука.
-
Разработана и экспериментально опробована методика опосред-ственного изучения межфазных характеристик на тройной границе раздела контактирующих фаз в ультразвуковом поле, что позволяет расширить возможности изучения процессов смачивания.
-
Установлены особенности взаимодействия расплавов легкоплавких металлов с твердыми металлами в ультразвуковом поле. Вскрыты некоторые физические и физико-химические факторы, обуславливающие разрушение твердых металлов в металлических расплавах при наложении ультразвукового поля.
-
Установлены экспериментальные зависимости толщины и коэффициентов металлизации покрытий от таких параметров процесса УЗМ, как интенсивность ультразвука, температура процесса, время обработки, геометрия щелевой насадки.
-
На основе новых данных по коррозионной стойкости в растворе хлорида натрия защитных покрытий на алюминиевой и медной подложках, полученных методом ультразвуковой металлизации, выбраны оптимальные составы покрытии.
Разработан новый высокопроизводительный процесс УЗМ алюминиевых и медных лент для оребрения теплообменных аппаратов. Разработаны основы комплексного использования ультразвука в производстве теплообменных аппаратов.
При использовании разработанного технологического процесса УЗМ медной ленты для оребрения уменьшается расход дефицитного оловян-но-свинцового припоя па 15—20 % за счет получения равномерных покрытий требуемой толщины (18'+5 мкм). Переход па алюминиевое оребренне взамен медного снижает стоимость на 45—60 %, а массу теплообменных аппаратов — в 2—2,5 раза. Процесс позволяет перейти и к более дешевым стальным изделиям.
Комплексное использование ультразвуковой техники и технологий озволяет повысить культуру производства, поднять качество продукции снизить ее себестоимость, что дает расчетную экономическую зффск-ивность от внедрения результатов работы около 250 тыс. руб.
Отдельные разделы диссертации и вопросы, имеющие к пей отпоше-ие, изложены в ряде печатных работ, подано две заявки на предпо-агаемые изобретения.
Работа прошла апробацию на:
1. Всесоюзной научно-технической конференции «Новые разработки
области ультразвуковой техники и технологии в машиностроении».
[овосибпрск, 1989 г.
-
Всесоюзном симпозиуме «Акустическая кавитация и проблемы нтенсификации технологических процессов». Одесса, 1989 г.
-
Международной научно-технической конференции «Ультразвук в ехнологнн машиностроения-91». Архангельск, 1991.
-
Всесоюзной акустической конференции, /Москва, 1991 г.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, изложена а 199 страницах. Основной текст содержит 98 машинописных страниц, 2 рисунка и 6 таблиц. Библиография включает 198 наименований.
