Пайка полипропиленовых армированных труб: Как паять полипропиленовые трубы правильно – инструкция по шагам

Янв 28, 1976 Разное

Пайка полипропиленовых армированных труб: Как паять полипропиленовые трубы правильно – инструкция по шагам

Содержание

характеристики, производители и видео монтажа (сварки)

Уже 180 лет горячая вода в системах отопления подается по стальным трубам. Однако в последние годы эти стальные изделия быстро заменяются металлопластиковыми. Полипропиленовые трубы для отопления армированные алюминием – наиболее распространенный вид этой продукции – дают ежегодный прирост производства и продаж 15–20%. С чем связаны столь бурные изменения?

Попробуем разобраться с техническими характеристиками и преимуществами, особенностями монтажа и применения, а также с производителями, предлагающими этот товар.

 

Характеристика полипропиленовых труб (PPR-AL-PPR) для отопления

Полипропилен (сокращенно PPR) устойчив к действию многих химических веществ. Щелочи практически не влияют на него даже при нагревании. Для систем центрального отопления это свойство имеет важное значение, поскольку для предотвращения образования накипи в воду добавляют щелочные реагенты.

В отличие от полиэтилена полипропилен имеет гораздо более высокую температуру плавления (не менее +140°С), поэтому не теряет прочности при контакте с горячей водой. PPR не подвергается коррозии, не гниет, гладкая внутренняя поверхность трубы из этого материала остается неизменной в течение многих лет, поэтому отложения, сужающие ее просвет, не образуются.

Однако полипропилен – не идеальный материал. Коэффициент его линейного температурного расширения Kp=0,15 мм/мК, тогда как для алюминия этот показатель Kp=0,022 мм/мК. Это значит, что полипропиленовые трубы, нагреваясь горячей водой, значительно удлиняются и деформируются.

Кислород воздуха при повышенной температуре, проникая в толщу материала, со временем разрушает полипропилен, придавая ему хрупкость.

Кислород растворяется также в теплоносителе и разрушает другие материалы отопительной системы. Кислородопроницаемость полипропиленовых изделий велика и составляет около 2 г/м³ сутки.

Алюминий, в отличие от PPR, стоек к действию кислорода и препятствует его диффузии из воздуха в теплоноситель, гораздо меньше расширяется при нагревании, но неустойчив к действию щелочей.

Идея объединить эти два вещества, создав из них композитный материал, оказалась плодотворной. Полипропиленовую трубу стали оклеивать слоем алюминиевой фольги, а затем наносить на нее защитно-декоративный слой полимера. Армированная алюминием труба из полипропилена получила новые свойства:

  • коэффициент теплового расширения Kp =0,03–0,05 мм/мК;
  • кислородопроницаемость 0,056 г/м³ сутки (для перфорированной фольги).

Благодаря таким свойствам армированные пластиковые трубы служат для отопления не меньше 25-ти лет в системах с горячей водой, а в системах с холодной водой – не меньше 50-ти лет. Композитные трубы для отопления со структурой PPR-AL-PPR называют термостабильными.

Технология изготовления пластиковых армированных труб

Армированные изделия со структурой PPR-AL-PPR состоят из внутренней полипропиленовой трубы, слоя алюминиевой фольги и наружного слоя пластика, выполняющего защитно-декоративную функцию. Однако это не значит, что труба трехслойная. На самом деле слоев пять: перед армированием фольгой и нанесением защитного слоя на изделие наносят слой термоклея.

Армирование фольгой на производстве делают двумя способами: внахлест и встык. Первый способ использует большинство российских производителей. В этом случае перед сваркой краев фольги требуется обязательная зачистка. По второму способу состыкованные края фольги свариваются лазером. При соблюдении технологии выбор способа армирования на качество продукции практически не влияет.

С начала производства армированных труб на полипропиленовую основу наносилась сплошная алюминиевая фольга. Армирование сплошным слоем алюминия практически исключает доступ кислорода воздуха в теплоноситель.

Однако соединение сплошной фольги с полипропиленом с помощью термоклея не является абсолютно надежным. При неправильном монтаже системы теплоноситель может проникать между слоями алюминия и пластика, вызывая расслоение композита, вздутие пластика, а затем и прорыв теплоносителя наружу.

В настоящее время армирование полипропиленовых труб производится перфорированной фольгой. По этой технологии, когда на поверхность фольги наносится второй слой полимера, он надежно соединяется с пластиковой трубой через отверстия. Таким образом, обеспечивается прочное соединение всех слоев в единый монолит, устойчивый к расслоению. Из-за того, что слой алюминия не является сплошным, кислородопроницаемость готового изделия несколько увеличивается и составляет около 0,056 г/м³ сутки. Однако благодаря тому, что площадь отверстий не превышает 3% общей площади, этот показатель значительно ниже того предела, который разрешает СНиП 41-01–2003, п. 6.4.1 (не более 0,1 г/м³ сутки).

Сферы применения

Применение полипропиленовых труб типа PPR-AL-PPR широко распространено в системе отопления бытовых и промышленных зданий, системах «теплый пол» и горячего водоснабжения. При правильном монтаже срок службы таких трубопроводов составляет не меньше 25-ти лет. Эти же трубы могут служить в системах подачи холодной воды. В этом случае они служат не меньше 50-ти лет.

Особенности монтажа труб PPR-AL-PPR

Монтаж отопительной системы из металлопластиковых элементов делается с помощью сварки. Особенность сварки армированных полипропиленовых труб состоит в том, что при соединении с фитингом предварительно приходится исключать возможность проникновения теплоносителя к слою алюминия на торце. Если не проводить эту операцию, то во время эксплуатации теплоноситель проникает между слоями алюминия и пластика и вызывает вздутие, а затем и прорыв верхнего защитного слоя.

Технология сварки состоит из таких операций:

  • Нарезка деталей по размеру.
  • Зачистка торца от слоя алюминия.
  • Разогрев трубы и фитинга в специальном «паяльнике».
  • Совмещение деталей до схватывания.

Зачистка защитного слоя пластика и алюминиевой фольги производится с помощью специальной муфты с ножами. Чтобы зачистить торец трубы с центральной армировкой, где внутренний и наружный слой полипропилена примерно равны по толщине, требуется специальный «торцеватель», выскабливающий алюминий между слоями пластика. В этом случае при сварке внутренний и наружный слой пластика на торце сплавляются вместе, надежно изолируя алюминий от теплоносителя.

Видео: «Монтаж пластиковых труб PPR-AL-PPR»

Что собой представляет устройство экструдера для пластика? Как с помощью данного устройства формируются изделия из пластмассы?

Какие преимущества формируют цену на жидкую пластмассу? Об этом, а так же о других характеристиках данного материала читайте в следующей статье.

Экструзионный акрил – современный широко применяемый в различных сферах материал. Подробнее о нем читайте далее

Производители полипропиленовых труб за рубежом и в России 

Изготовлением полипропиленовых труб с алюминиевым армированием занимается множество компаний в разных странах мира, поэтому сделать рациональный выбор при покупке весьма непросто. Если поискать отзывы монтажников на форумах в интернете, можно составить рейтинг популярности этой продукции.

  1. Возглавляют список производителей полипропиленовых труб немецких фирм Banninger и Aquatherm — лучшие производители. За ними следуют Wefatherm и Rehau. Немецкие трубы серии Stabi, считаются продукцией самого высокого качества, поэтому и стоимость их самая высокая. Эти изделия выдерживают температуру +130°С и давление до 20 бар.
  2. Второе место занимают изделия чешских компаний WAVIN EKOPLASTIK и FV-Plast. Отзывы об их качестве не менее восторженные, но все же немецким они уступают.
  3. На третьем месте находятся турецкие фирмы TEBO, Vesbo, Pilsa, Valtek, Kalde, FIRAT и Jakko. Свою продукцию они производят по немецкой технологии, но качество немецкому уступает. Так, при их эксплуатации не советуют поднимать температуру теплоносителя выше +95°С – их термостабильность ниже, чем у немецких. Иногда в сечении трубы компаний Pilsa и FIRAT бывают овальными, из-за чего их зачистку приходится повторять. Цены на эти изделия соответственно ниже.
  4. Четвертое место занимают китайские производители BLUE OCEAN и Dyzain. Продукция BLUE OCEAN достаточно высокого качества, хотя наружный диаметр может немного отличаться даже внутри одной партии. Отмечают и неточность наружной разметки. Изделия компании Dyzain не уступают европейским по качеству, но значительно дешевле, благодаря чему успешно продаются на российском рынке.
  5. Пятое место по популярности у российских производителей РВК, PRO AQUA, Santrade, Heisskraft и Политек. Изделия компании PRO AQUA превосходят аналогичные китайские по прочности в 1,6 раза, выдерживая давление до 79,5 бар, благодаря чему считаются высококачественной продукцией. Изделиям фирмы РВК дают низкую оценку из-за нестабильности размеров. Производимые по немецкой технологии в Московской области трубы Heisskraft считаются неплохой продукцией, хотя их стоимость значительно ниже, чем немецких. Качество изделий компании Политек оценивают, как «среднее», а продукция Santrade пока мало кому известна.

Российское производство армированных труб еще только начинает развиваться. В ближайшие годы отечественная продукция должна занять достойное место на российском и мировом рынках.

Пайка полипропиленовых труб своими руками

Если требуется самостоятельно провести разводку водопровода в квартире или в частном доме, то первое что необходимо сделать на этапе подготовительных работ, это подобрать трубы, которые идеально подойдут для этой цели.

В строительных супермаркетах в продаже есть огромное количество изделий, которые изготовлены из различных материалов и отличаются по цене и качеству. Если требуется подобрать трубы, которые хорошо будут справляться со своей функцией и при этом цена изделий не будет слишком высока, то полипропиленовые изделия позволят сэкономить немалые деньги.

Виды используемых полипропиленовых труб

Полипропиленовые изделия бывают 5 видов:

  1. Полипропиленовые трубы, которые используются для холодного водоснабжения, представляют собой однослойный полимер, изготовленный при температуре +80 градусов и давлении 10 атмосфер

    Для холодной воды.
  2. Для горячей воды.
  3. Для канализации.
  4. Для вентиляции.
  5. Для отопления.

Полипропиленовые трубы, которые используются для холодного водоснабжения, представляют собой однослойный полимер, изготовленный при температуре +80 градусов и давлении 10 атмосфер. Такие изделия идеально подходят для разводки водопровода, выдерживают давление жидкости более 16 атмосфер и соединяются пайкой.

Для горячей воды понадобятся специальные полипропиленовые трубы, которые выдерживают не только значительное давление жидкости, но и температуру до +95 градусов. Полипропиленовое изделие для предотвращения линейного расширения армируется слоем фольги. Это придаёт ему прочности, но в то же время значительно влияет на стоимость таких изделий.

Благодаря небольшому весу и устойчивости к коррозии полипропиленовые трубы успешно используются для обустройства канализационных стоков. Такие изделия могут переносить без деформации понижение температуры ниже 0, а также могут выдержать нагрев до + 95 градусов.

Этот вид труб не зарастает органическими отложениями, поэтому засоры канализации из полипропилена могут образоваться только при неправильной эксплуатации. Изделия имеют различный внутренний диаметр, что позволяет осуществлять подключение различных устройств в системе канализации.

В различных вентиляционных системах также применяются трубы, изготовленные из полипропилена. Для этого вида изделий прочность не является необходимым качеством, а температурные нагрузки в системе вентиляции практически отсутствуют.

Для притока свежего воздуха в жилое или производственное помещение применяются изделия прямоугольной, круглой или овальной формы. Такие изделия имеют малый вес и легко монтируются под навесным потолком или в нише внутри стены.

Для отопления применяются полипропиленовые трубы, которые имеют внутри прослойку из фольги, а также обладают повышенной прочностью к воздействию высоких температур.

Соединение полипропилена между собой осуществляется с помощью пайки специальным паяльным устройством.

Для монтажа отопительных систем могут быть использованы полипропиленовые трубы армированные стекловолокном, такие изделия имеют аналогичные характеристики, позволяющие применять их в условиях высокой температуры:

  1. Изделия, маркированные PPR, подойдут только для монтажа систем холодного водоснабжения. Такие изделия легко справляются с высоким напорным давлением водопровода, но имеют коэффициент расширение более 1%, поэтому использование таких труб в отопительных системах недопустимо.
  2. Изделия, маркированные PPR-AL-PPR или PPL-AL-REX, обладают меньшим коэффициентом расширения и имеют внутренний слой из алюминиевой фольги. Такие изделия разрешается использовать в различных отопительных системах, а также при монтаже горячего водоснабжения.
  3. Изделия с маркировкой PPR-FB-PPR имеют прослойку из стекловолокна, такой полипропилен отличается высокой прочностью и при нагревании имеет небольшое изменение геометрии. Трубы с прослойкой стекловолокна используются для монтажных работ при подключении горячей воды и отопления.

Инструмент для работы

Для выполнения работ по свариванию пропилена необходимо приобрести специальный паяльник. Выбор подобных устройств довольно велик и в специализированных магазинах можно без труда приобрести это устройство. Паяльник состоит из нагревательного элемента и насадок с тефлоновым покрытием.

В устройство встроена система автоматического контроля за температурой нагрева рабочей поверхности, которая не должна превышать +260 градусов. Заданная температура поддерживается термостатом, поэтому при проведении работ трубы удерживаются в паяльнике только необходимое время, чтобы произвести соединение двух частей полипропилена и при этом не расплавить материал полностью.

Выбор устройства зависит от личных предпочтений мастера. Все паяльники можно условно разделить на 3 категории:

  1. Недорогие модели.
  2. Изделия средней ценовой категории.
  3. Дорогие паяльники.

Если паяльник необходим только для монтажа собственного водопровода или отопления, то достаточно приобрести дешевый прибор. Его ресурса будет достаточно для монтажа 2 – 3 систем. В том случае, когда паяльник необходим для профессиональной деятельности, следует приобрести дорогую модель европейского производства. Такие изделия прослужат многие годы, и не подведут мастера даже при проведении больших объёмов работы.

Выбор устройства зависит от личных предпочтений мастера

Правила пайки

Прежде чем приступить к процессу соединения труб, необходимо на руки надеть х/б перчатки, если пренебречь правилами безопасности при обращении с паяльником, то можно получить серьёзные ожоги. Также необходимо приготовить паяльник и ножницы для пластика.

Пайка труб производится в такой последовательности:

  1. На паяльник устанавливается насадка, размером подходящим для пайки данного диаметра.
  2. Паяльник разогревается до рабочей температуры.
  3. Трубы в местах пайки очищаются от пыли, вводятся в паяльное устройство.
  4. Трубы выдерживаются в устройстве в течение 5 сек., затем вынимаются и сразу соединяются между собой. Соединённые трубы необходимо подержать в таком положении около 15 сек., чтобы материал надёжно закрепился в местах стыковки.

При осуществлении процесса пайки полипропилена, важно не перегреть пластик, иначе внутренняя часть может деформироваться и полностью закрыть просвет. Особенную осторожность необходимо проявлять при работе с изделиями небольшого диаметра, по причине малого внутреннего просвета такой полипропилен может быть легко запаян наглухо.

Пошаговая инструкция по пайке полипропиленовых труб

Пайка труб

При осуществлении пайки полипропилена для отопления или горячего водоснабжения, необходимо произвести зачистку верхнего слоя пластика вместе с фольгой, если слой металла оставить нетронутым, то пластик не будет надёжно спаян, что может стать причиной протечек во время эксплуатации системы.

При пайке труб большого диаметра время пайки может быть значительно увеличено. Точное время выдержки можно определить только в процессе проведения монтажных работ. Перед проведением пайки можно провести несколько экспериментов и опытным путём определить время, которое необходимо для надёжного соединения.

Соединение труб

Полипропилен может быть спаян не только с помощью паяльника, но и методом холодной пайки. При использовании этого способа соединение осуществляется с помощью специального клея. Принцип соединения холодной пайкой элементов водопровода такой же, как и при горячей пайке.

В местах нанесения клея полипропилен размягчается, затем два соединяемых отрезка вводятся друг в друга, после происходит затвердение материала. В результате такой пайки получается надёжное соединение двух деталей. Важно во время подготовки двух поверхностей, тщательно очистить соединяемые поверхности от пыли, а также обезжирить их с помощью ацетона.

Такой способ соединения полипропилена не требует покупки дорогостоящего оборудования, но использовать эту технологию для горячего водоснабжения и отопления не рекомендуется.

Пайка полипропилена, может быть осуществлена с помощью электрофитингов. Электрофитинги представляют собой соединительные элементы с нагревательным элементом, который расположен внутри фитинга. К электрофитингу подключаются провода, по которым на нагревательный элемент подаётся напряжение. Величина напряжения и продолжительность подачи тока регулируются автоматически.

Процесс пайки, происходит за счёт частичного расплавления внутренней части электрофитинга. При этом получается надёжное и внешне эстетичное соединение пластика.

Достоинство этого метода заключается в быстроте монтажа и технологичности процесса, но стоимость оборудования и арматуры не позволяет использовать этот метод пайки для выполнения монтажных работ только для собственных нужд.

Блиц-советы

  1. Если требуется замена устаревших металлических труб в системе отопления, то полипропиленовые изделия подбираются такого же диаметра, как и установленные металлические трубы.
  2. В процессе работы необходимо следить за чистотой насадок. Качество пайки зависит и от чистоты соединяемых поверхностей.
  3. Если нет специальных ножниц, то можно использовать ножовку по металлу. Ножовка отлично справится с задачей, но необходимо пилить под углом 90 градусов. Кроме этого, во время работы образуются опилки, которые обязательно следует удалить с поверхности соединяемых материалов.
  4. Для соединения армированных труб с прослойкой алюминия необходимо приобрести шейвер. Это устройство позволяет снять верхний пластиковый слой и металлическую фольгу. Если армирующий слой находится с внутренней стороны изделия, то необходимо использовать торцеватель, который также необходимо приобрести заблаговременно.
  5. Соединение фитинга с полипропиленом должно осуществляться строго горизонтально, категорически запрещается в момент соединения двух частей полипропилена сдвигать трубу или фитинг.
  6. Если монтаж производится в зимнее время в неотапливаемом помещении, то для проведения работ по монтажу полипропиленовых изделий необходимо с помощью электрических обогревателей довести температуру в помещении до положительных значений.
  7. При работе во влажных помещениях необходимо не допускать попадание воды на поверхность соединяемого полипропилена.
  8. При необходимости соединения полипропиленовые изделий с металлическими, необходимо использовать специальный фитинг, который с одной стороны соединяется с пластиковой трубой, а другим концом – с металлической.
  9. Для проведения работ небольшого объёма достаточно приобрести паяльник мощностью 700 Вт, для профессионального применения потребуется прибор большей мощности.
  10. Приобретать паяльный аппарат следует только в тех торговых организациях, которые работают официально и дают гарантию на реализуемую продукцию.

Сварка полипропиленовых труб: правила и типичные ошибки

Одним из основных преимуществ полипропиленовых труб специалисты называют возможность легкой сварки и монтажа. Можно собственноручно собрать, модернизировать и отремонтировать трубопровод.

Трубы из полипропилена собираются методом пайки. При нагреве полипропилен становится эластичным, мягким, что позволяет соединять его.

Существует два основных способа стыковки спаиваемых деталей:

• Муфтами;

• Напрямую.

Давайте разберем подробнее каждый из них.

Сварка с помощью муфт

При стыковке деталей при помощи муфт часть расплавляется части трубы по внешней окружности и части муфты — по внутренней. После этого трубы плотно стыкуются. При застывании пластика образуется надежное соединение.

Результат спайки муфтой

Сварка напрямую

Технология прямой сварки предполагает точную обработку стыков деталей и установку их строго в соответствии осей. Торцы деталей нагреваются и соединяются. Этот метод требует большего опыта и подготовки, нежели муфтовый.

Кроме того, существует способ «холодной» сварки -когда размягчение полипропилена происходит за счет химических реакций.

Оборудование для сварки полипропиленовых труб

Любой из способов горячей сварки требует наличия специального оборудования. Основной прибор— это утюг для сварки. Он состоит из нагревательного элемента и сменных насадок, устанавливаемых на него.

Для стыковой (прямой) сварки используются более сложные утюги, которые включают в себя системы центровки деталей.

Кроме того, потребуются труборез, угольник, рулетка, шейвер для труб и средство для обезжиривания поверхностей.

Процесс сварки труб

Выполняется подготовка к процессу: установка на утюг насадок необходимого размера, нагрев утюга (обычно используется температура 260 градусов), подготовка свариваемых деталей (обрезка, снятие фаски, обезжиривание).

Затем свариваемые детали (например, труба и муфта) одновременно насаживаются на болванки утюга (труба — внутрь, муфта — снаружи болванки).

И здесь мы подходим к очень важному моменту — времени нагрева. Если детали недогреть — они не сварятся должным образом; перегрев же грозит деформацией, что также приведет к некачественной сварке.

Воспользуйтесь таблицей оптимального времени сварки труб в зависимости от толщины стенки для достижения наилучшего результата:

После нагрева детали снимают с болванки и стыкуют. Стык должен произойти за указанное в таблице время. Допустимо производить в течении пары секунд корректировку осей, но ни в коем случае нельзя проворачивать детали относительно друг друга.

Нужно учитывать, что значения в таблице приведены для усредненных условий окружающей среды. Если работы производятся при отрицательной температуре — время нагрева увеличится.

Сварка труб, армированных алюминием

Самым важным моментом в сварке труб с армированием является снятие защитного материала в месте сварки. Также нужно учитывать, что алюминий, как теплоемкий материал, будет забирать часть тепла — потребуется дольший прогрев.

Обычно для зачистки таких труб используется шейвер.

Шейвер для зачистки труб, армированных алюминием

Внутри шейвера содержатся ножи. Шейвер надевают на трубу и вращательными движениями счищают армирование до пластика.

В случае, когда слой алюминия находится в середине трубы, используют торцеватель.

Торцеватель для пластиковых труб

Торцеватель отличается от шейвера расположением ножей. При его использовании торец трубы выравнивается, а также на глубину 2 мм вырезается армированный слой.

Распространенные ошибки при сварке полипропиленовых труб

Далеко не всегда получается сделать все идеально — необходимо учесть множество факторов, и только со временем мастер приобретает опыт, позволяющий производить сварочные работы безошибочно.

Но если заранее знать, какие ошибки наиболее типичны — можно избежать их повторения. Давайте рассмотрим их:

• Значительное смещение деталей относительно друг друга после схватывания полипропилена

Смещение деталей во время застывания всегда приводит к нарушению соединения. Образуются слабые места, в которых спайка практически отсутствует. Такое соединение не сможет прослужить долго.

• Недогрев или перегрев свариваемых деталей

При недостаточном нагреве диффузия материала будет недостаточной, чтобы качественно «схватиться», что впоследствии может привести к разгерметизации и протечкам трубопровода в месте такой сварки. При перегреве деталь деформируется: зачастую труба внутри фитинга меняет свой диаметр, как следствие — частые засоры.

• Неровный срез стыкующихся поверхностей

При несоблюдении соосности торцов свариваемых деталей стык происходит в скошенной плоскости. Такая ошибка может стать заметна не сразу, а после монтирования нескольких метров после места такой сварки.

• Недостаточно тщательное снятие армирующего слоя

Армированный слой, который не был зачищен, забирает на себя часть тепла, которое передается трубе в месте стыка — как следствие, недогрев на этом участке и следующие за ним протечки.

• Недостаточно плотная посадка трубы в муфте (фитинге)

При совершении этой ошибки получается недостаточно плотная сварка, которая может подвести в самый неподходящий для этого момент.

• Отсутствие тщательной обработки (обезжиривания)

Обезжиривание — процедура, которой не следует пренебрегать! Загрязнения не позволят материалу схватиться в должной мере, что приведет, опять же, к протечкам. Свариваемые детали необходимо обрабатывать!

В Компании «Технология» Вы всегда сможете найти все необходимое для того, чтобы создать качественную и долговечную водопроводную систему! Ознакомьтесь с нашим ассортиментом полипропиленовых труб и комплектующих.

12 «SDR11 Многослойная полипропиленовая труба Clima ND 315 мм PP-RCT

12 «SDR11 Многослойная полипропиленовая труба Clima Grey ND 315 мм PP-RCT

  • Многослойная (трехслойная труба с добавлением стекловолокна к среднему слою) Труба
  • Показана цена за фут
    Доступен в 20-дюймовых палках
  • Мы можем вырезать изделия меньшей длины по индивидуальному заказу.Может применяться плата за резку

Трубопроводы Niron PP-RCT напрямую совместимы с трубами и фитингами Aquatherm

ИНФОРМАЦИЯ О ПРОДУКТЕ

  • Торговая марка NIRON идентифицирует RC a Random Copolymer Polypropylene система труб и фитингов производства Nupi Americas, изготовленная в соответствии со стандартами ASTM F2389 и CSA B137.11.
  • NIRON — это система трубопроводов, используемая для всех видов водоснабжения, включая горячее и холодное питьевое водоснабжение, системы водяного отопления, а также циркуляционные трубы охлажденной воды и градирни.
  • Система может использоваться для больших многоквартирных жилых домов, гостиниц, больниц, торговых центров, церквей, школ, спортзалов, круизных лайнеров и торговых судов.
  • Система NIRON также используется в промышленных установках для транспортировки сжатого воздуха и некоторых широко используемых химических веществ.
  • Фитинги Niron совместимы с системами трубопроводов PPR и PP-RCT.
  • Может использоваться с большинством марок полипропиленового PPR, труб, фитингов и оборудования для сварки плавлением, включая Aquatherm.

Спецификация многослойных полипропиленовых труб Clima

РАСШИРЕННЫЙ МАТЕРИАЛ PP-RCT
Niron изготовлен из 100% бета-материала PP-RCT, высококристаллической формы PPR
, которая позволяет в два раза превышать номинальное давление
при более высокие температуры и превосходная стойкость к хлору.


АБСОЛЮТНАЯ НАДЕЖНОСТЬ
Производимая с 1982 года система NIRON продается на всех 5
континентах. Более 150 000 миль труб и фитингов было отгружено
, что полностью удовлетворило заказчиков и установщиков.

СЕРТИФИЦИРОВАННОЕ КАЧЕСТВО
Система NIRON получила самые престижные международные сертификаты качества
, но для нас качество означает полное удовлетворение потребностей клиентов
. Это достигается исключительно за счет поставки
продуктов, характеристики которых полностью соответствуют требованиям приложений
.

ПОЛНЫЙ АССОРТИМЕНТ
Трубы и фитинги NIRON — от 1/2 до 24 дюймов — доступны
с широким спектром фитингов и способов соединения, чтобы решить любую проблему установки
.

НИЗКОЕ ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ
Это достигается благодаря новым композитным трубам NIRON FG и NIRON
CLIMA, произведенным с использованием инновационной технологии соэкструзии.

Их внутренний слой изготовлен из сополимера ПП, армированного стекловолокном, чтобы уменьшить линейное тепловое расширение
до 73%.

СКОРОСТЬ УСТАНОВКИ
Несомненно, самое большое преимущество NIRON заключается в скорости установки.
Благодаря простым способам соединения время установки
может быть сокращено на 30–50%.

ОТСУТСТВИЕ КОРРОЗИИ И НАКИПИ
Полипропилен плохо проводит электричество, поэтому система NIRON не подвержена коррозии.
Кроме того, благодаря гладкой внутренней поверхности исключается образование известкового налета.

ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГИИ
Низкая теплопроводность полипропилена
позволяет значительно экономить
энергии по сравнению с металлическими материалами и снижает затраты на изоляцию
.

УСТАНОВКА С НИЗКИМ ШУМОМ
Шумопоглощающие свойства и эластичность
этого материала смягчают шум и вибрации, вызванные потоком воды

и эффектом гидравлического удара.

УСТОЙЧИВОСТЬ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ И ТЕПЛОВОМУ РАСШИРЕНИЮ
Система NIRON испытана на устойчивость к температурам вплоть до кипящей воды и отрицательным температурам. Трубопровод
NIRON FG позволяет снизить тепловое расширение до уровней, аналогичных медным трубам.

УСТОЙЧИВОСТЬ К АБРАЗИИ
Высокая стойкость труб NIRON устраняет проблемы эрозии и обеспечивает высокую скорость потока воды.

БЕЗ ТОКСИЧНОСТИ
Система NIRON абсолютно нетоксична и соответствует национальным и международным стандартам здравоохранения
.

ГАРАНТИЯ 30 ЛЕТ
На систему NIRON распространяется страхование гражданской ответственности в соответствии с

.

Gas Welding — обзор

16.3.1.12 Газовая сварка и резка

Газовая сварка осуществляется пламенем, получаемым путем сжигания примерно равных объемов кислорода и ацетилена, которые подаются при одинаковом давлении из газовых баллонов в сварочную горелку. Температура пламени составляет приблизительно 3100 ° C, что достаточно для плавления стали и других металлов.Присадочный металл при необходимости добавляется путем подачи стержня вручную в переднюю кромку сварочной ванны при перемещении горелки вдоль стыка. Продукты горения обеспечивают достаточную защиту от атмосферы при сварке стали. При сварке других металлов, таких как чугун, нержавеющая сталь, алюминиевые и медные сплавы, используются флюсы для очистки и защиты металла от окисления.

Оборудование Сварочная горелка имеет две ручки управления с накаткой, которые регулируют расход кислорода и ацетилена, так что получается нейтральное или слегка окисляющее или восстанавливающее пламя, в зависимости от области применения.Горелка имеет ввинчиваемое сопло из набора сопел с отверстиями разного диаметра, которые обеспечивают соответствующий размер пламени и, следовательно, необходимую подводимую теплоту для конкретного металла и толщины свариваемого материала. Шланги для кислорода и топливного газа подсоединяются между сварочной горелкой и газовыми баллонами, при этом газы проходят через пламегасители и регуляторы давления. Ограничители обратного воспламенения представляют собой предохранительные устройства, которые предотвращают возврат пламени в цилиндры в случае обратного возгорания.Для использования в мастерских газовые баллоны обычно устанавливаются парами на тележке, которую можно перемещать туда, где это необходимо.

Присадочный металл и флюсы Химический состав присадочных металлов определен в BS 1453: 1972 и включает ферритные стали, чугун, аустенитные нержавеющие стали, медь и медные сплавы и алюминиевые сплавы. Ферритные стали не требуют использования флюса, но для других материалов доступны запатентованные флюсы.

Области применения Газовая сварка используется в основном для ремонта и технического обслуживания, особенно при ремонте кузовов автомобилей и сельскохозяйственных орудий, хотя ее постепенно заменяют небольшим сварочным оборудованием TIG и MIG.Газовая сварка в определенной степени используется для работы с листовым металлом (например, для обогрева и вентиляции воздуховодов) и до сих пор используется для прокладки корневых проходов в трубах, где она особенно полезна для перекрытия зазоров.

Два применения, в которых газовая сварка имеет явные преимущества по сравнению с другими процессами, — это сварка и ремонт отливок из серого чугуна и наплавка дорогими сплавами. Отливки из серого чугуна можно успешно сваривать, используя высокие температуры предварительного нагрева до 600 ° C и газовую сварку с присадочными стержнями из чугуна.Осаждение дорогостоящих износостойких сплавов, таких как кобальт-хромовольфрамовые сплавы или сплавы на основе карбидов хрома или вольфрама, можно проводить с минимальным плавлением основного металла, так что разбавление наплавленного сплава и последующее уменьшение исключается износостойкость. Газовая сварка также успешно применяется в ювелирном производстве с миниатюрными горелками и небольшими газовыми баллонами.

Ацетилен — единственный горючий газ, пригодный для газовой сварки из-за его благоприятных характеристик пламени как при высокой температуре, так и при высокой скорости распространения.Другие горючие газы, такие как пропан, пропилен или природный газ, выделяют недостаточно тепла для сварки, но используются для резки, пайки горелкой и пайки. Они также используются для газовой правки деформированных деталей и для предварительного нагрева перед сваркой и последующего нагрева после сварки.

Газовая резка Газовая резка, иногда называемая газовой резкой или кислородной резкой, включает активное экзотермическое окисление разрезаемой стали, когда материал был предварительно нагрет пламенем кислородно-топливного газа до температуры воспламенения около 900 ° С.Оборудование для газовой резки такое же, как и для сварки, за исключением того, что требуется специальная режущая насадка. Сопло имеет внешнее кольцо отверстий, через которое подается смесь подогревающего газа, и центральное отверстие, через которое проходит струя кислорода. В результате экзотермической реакции окисления стали образуется жидкий шлак из оксида железа, и через несколько секунд, в зависимости от толщины металла, происходит пробивка сечения. Оксид железа и расплавленный металл удаляются из разреза потоком кислорода. Перемещение резака по заготовке обеспечивает непрерывное резание, резаком можно управлять вручную или с помощью моторизованной каретки.Таким способом можно резать сталь толщиной до 300 мм.

Стойкие к окислению стали, такие как нержавеющая сталь, можно резать специальными методами, включая введение железного порошка или других запатентованных порошков в поток кислорода. Эти порошки вступают в реакцию с тугоплавкими оксидами хрома, снижают их температуру плавления и повышают текучесть, что позволяет производить резку. Для получения дополнительной информации обратитесь к ссылке 40.

Нержавеющая сталь, цветные металлы и сплавы обычно режут с помощью процесса плазменной резки, который не требует экзотермической реакции.

Возможна ручная газовая резка, а точность резки может быть улучшена за счет использования небольшого колеса, установленного на резак. Колесо может быть автономным или моторизованным. Для общей резки и профилирования (включая снятие фаски на кромках листов) обычно используется механизированная резка. Для механизированной резки распространены электронные отслеживающие устройства, которые состоят из фотоэлемента, который повторяет контур чертежа и направляет режущее сопло с помощью приводных двигателей, которые регулируют движение каретки и траверсы, к которой прикреплен резак.

Доступны станки для резки с числовым программным управлением, которые используют программы, хранящиеся или перфорированные на магнитной ленте, которые посылают соответствующие сигналы на приводные двигатели.

Низкотемпературная пайка титана с использованием присадочных сплавов на основе алюминия

Пайка титана с использованием присадочных сплавов с низкой температурой плавления является предпочтительным выбором с точки зрения стоимости и сохранения его механических свойств. Однако пайка титана при низкой температуре все еще является проблемой, особенно в отношении присадочных сплавов на основе алюминия.В течение последних лет было разработано несколько методов пайки и наполнителей на основе алюминия для удовлетворения промышленных требований; некоторые из них могут соответствовать некоторым из этих требований. Использование ультразвука при пайке в последнее время привлекло повышенное внимание, что помогает сократить время и необходимость в специальной среде для пайки, что впоследствии снижает стоимость и увеличивает применимость. В обзоре представлена ​​пайка титана ниже температуры превращения с использованием промышленных и экспериментальных наполнителей на основе алюминия различного состава; включая процедуры традиционной и ультразвуковой пайки.Соответственно, исследуется влияние условий пайки и легирующих элементов на механические свойства и образование интерметаллических соединений.

1. Введение

Пайка титана при температуре ниже температуры превращения имеет большое значение для предотвращения нежелательных изменений его исходной микроструктуры [1, 2]. Низкая температура пайки особенно важна для тонкостенных паяльных структур аэрокосмических компонентов и теплообменников [3]. Более короткий цикл пайки / меньшая температура пайки помогает предотвратить избыточное взаимодействие между компонентами соединения и рост интерметаллических соединений на границе соединения [2].Титан обладает сильным химическим притяжением кислорода; поэтому даже при комнатной температуре на его поверхности быстро образуется пассивный слой аморфного оксида [4]. Окисление поверхности затрудняет процесс соединения титана с точки зрения установления металлического соединения; кроме того, титан следует защищать от сильного окисления при температурах, превышающих 650 ° C [5]. Помимо склонности к укрупнению зерна и влиянию на прочность / пластичность основных компонентов, высокотемпературная пайка требует специального оборудования, условий и более длительного времени обработки, что приводит к более высокой стоимости обработки по сравнению с низкотемпературной пайкой.

Титановые соединения широко изучаются [6]. В отличие от пайки, сварка обычно не используется для титановых сотовых многослойных конструкций [7–10], которые требуют соединения многих точек без деформации. Кроме того, сварочный процесс не подходит для соединения алюминидов титана [11]. Для пайки титановых сплавов разработано и исследовано большое количество припоев-присадок; некоторые из них использовались в коммерческих целях. В 1950-х и 1960-х годах первые работы были сосредоточены на присадочных сплавах на основе Ag, Au, Cu и Pd для ∼ (316–427 ° C) и присадочных сплавах на основе Al для рабочих температур ∼204 ° C.Позднее были разработаны сплавы на основе Ti и Ti – Zr, которые показали лучшую металлургическую совместимость с титаном [12] и обеспечили более высокую прочность соединения по сравнению с другими системами припоев. В таблице 1 приведены некоторые примеры относительно высокопрочных и температурных паяных соединений с использованием присадочных сплавов на основе Ti и Ti – Zr. Однако низкотемпературная пайка с более свободными условиями может найти несколько применений: там, где нельзя применять инертную атмосферу, соединяемые детали не могут поместиться в ограниченных и особых условиях, таких как массовое производство путем непрерывной пайки, большие паяльные соединения или для пайки на месте.Кроме того, снижение стоимости соединения за счет снижения температуры важно для снижения общей стоимости изготовления и сохранения доли титана в общей конструкционной массе аэрокосмических систем [13].

Основные легирующие элементы, присадочные сплавы для пайки титана и его сплавов в основном можно разделить на пять групп: на основе титана [1, 14, 16, 18–21], на основе циркония [16, 19, 22, 23], серебра. присадочные сплавы на основе [24–27], алюминия [28–31] и никеля [19, 32].Попытки пайки титана с использованием присадочных сплавов на основе алюминия и других присадочных систем начались более 60 лет назад [33]. С того времени было разработано множество присадочных сплавов на основе алюминия, и было предпринято множество попыток достижения подходящих условий пайки. Титан припаивался к самому себе и к алюминиевым сплавам наполнителями на основе алюминия с использованием оксиацетиленовой горелки с флюсом [30, 33], в аргоне высокой чистоты [10, 33], в вакууме [28–31, 34–36] и в условиях воздуха: в безпотоковом процессе с помощью ультразвуковой вибрации (УЗВ) [37–39] или дополнительного давления [40].Исследование и улучшение механических свойств полученного соединения посредством тщательного проектирования цикла пайки и контроля зоны образования / диффузии интерметаллических соединений были среди основных исследованных задач при пайке титана и его сплавов. Были предприняты значительные усилия для сокращения времени цикла пайки при одновременном достижении подходящей прочности за счет использования новых технологий и разработки новых композиций легкоплавких присадочных материалов. Несмотря на то, что к настоящему времени проделана значительная работа, пайка титана наполнителями на основе алюминия все еще нуждается в дальнейшем развитии, чтобы увеличить ее долю в промышленном секторе.

Разработанная микроструктура и механические свойства паяных соединений зависят от компонентного состава, температурно-временного цикла и конструкции соединения. Выбор правильных параметров цикла зависит, в свою очередь, от скорости и характера взаимодействия на интерфейсе родитель / наполнитель. Короткий цикл температурно-временной пайки защищает основной компонент от нежелательных металлургических изменений, которые могут происходить быстрее при повышении температуры; например, эффекты старения, которые проявляются через 4 часа при 537.8 ° C (1000 ° F) в Ti -– 6Al -– 4V будет происходить за ∼10 мин при 579,4 ° C (1075 ° F) [41]. Однако время пайки может быть увеличено в соответствии с составом исходного материала / присадочного материала, чтобы обеспечить возможность диффузии межфазного элемента до определенного предела, необходимого для достижения оптимальной прочности соединения. Распространение некоторых процессов пайки, обычно при высокой температуре, может происходить в течение относительно длительного времени выдержки до достижения гомогенизации микроструктуры по всему соединению, что особенно известно как диффузионная пайка.Matsu et al., Ganjeh et al. и Chang et al. [16, 17, 42] исследовали диффузионную пайку нескольких наполнителей на основе Ti и Zr, которая привела к специфической микроструктуре и высокой прочности на сдвиг (таблица 1). Эти процессы включают изотермическое затвердевание и гомогенизацию соединения [43].

При литье металла ультразвуковая вибрация (USV) обеспечивает множество значительных эффектов, таких как дегазация [44–47], измельчение и изменение микроструктуры [48–51]. Использование USV при пайке — привлекательный вспомогательный инструмент [37–39, 52–58]; однако изучению комбинированного воздействия USV с технологическими параметрами процесса пайки и разработке стыковочного интерфейса, более совместимого с USV, еще не было уделено должного внимания.Основное внимание в этом обзоре будет уделено границе раздела титан / алюминий, которая включает в себя присадочные сплавы на основе алюминия для пайки исходных (базовых) компонентов титан / титан и титан / алюминий с учетом технологических параметров и процедур.

2. Присадочные сплавы на основе алюминия

Различные системы сплавов на основе алюминия были испытаны для пайки основных компонентов титана / титана и титана / алюминия. Легирующие добавки к присадочным материалам служат нескольким целям, таким как снижение температуры плавления, улучшение смачивания [28, 34], уменьшение толщины интерметаллидов [29], улучшение коррозионной стойкости [41] и улучшение статической / динамической прочности при рабочей температуре [29]. ].

Снижение температуры пайки и уменьшение времени контакта расплавленного присадочного сплава с исходным титановым сплавом снижает эрозию титана [26, 42] и повышает надежность тонкостенных титановых соединений [3]. Присадочные сплавы на основе алюминия могут быть подходящим кандидатом для пайки титана при соблюдении следующих условий: температура плавления значительно ниже температуры превращения титановых сплавов, хорошая металлургическая совместимость с титановыми сплавами, хорошее смачивание и растекание по поверхности титана, хорошая коррозионная стойкость [ 59], низкой плотности и приемлемой прочности для большой соединительной поверхности [2].Были внедрены некоторые промышленные присадочные сплавы на основе Al систем Al – Cu, Al – Mg и Al – Si с добавками Cr и Ti [3, 19]. Однако алюминий приводит к быстрому образованию хрупкого интерметаллического слоя на стыке с Ti и обеспечивает относительно низкую прочность по сравнению с другими присадочными сплавами; активность Al с Ti считается основной проблемой при разработке наполнителей на основе алюминия и оптимизации процесса пайки.

2.1. Разработка условий / методов пайки твердым припоем Ti / Ti и Ti / Al с использованием наполнителей на основе алюминия
2.1.1. Вакуум, пайка горелкой и другие методы

Lewis et al. [33] первоначально протестировали многие из имеющихся в продаже присадок для пайки, используя процедуры тщательной подготовки образцов. Полученная прочность на сдвиг паяных соединений внахлест при пайке в печи с контролируемой атмосферой составила 73,77–115,69 МПа с использованием алюминиевого наполнителя 61S (6061). Дальнейшие испытания пайки горелкой были выполнены путем покрытия поверхностей образцов промышленным титановым флюсом и с использованием немного восстанавливающего пламени. В целом силовые результаты были ниже 44.82–88,94 МПа по сравнению с пайкой в ​​печи в контролируемой атмосфере; Причина была объяснена захватом флюса в зоне стыка или недостаточным контролем температуры и защитой от окисления при пайке горелкой. Использование пайки горелкой всегда должно сопровождаться определенными флюсами, при выборе подходящего флюса следует учитывать легирующие элементы в расплавленном наполнителе и он должен подходить для всех элементов соединения. Флюсы для титана — это в первую очередь смеси фторидов и хлоридов щелочных металлов, натрия, калия и лития [4].

Takemoto et al. [28] исследовали пайку чистого соединения Ti / Al3003 (Al – 1Mn) в вакууме с использованием трех различных присадочных сплавов на основе алюминия. Время пайки было коротким (3–5 мин), а температура пайки не превышала. Таблица 2 показывает результаты прочности на сдвиг.

Прочность на сдвиг (МПа) Условия Наполнитель Основной металл Каталожные номера
60 мин.0

Технически чистый титан (класс 2) [14]
261.7 Вакуум + аргон, 870 ° C, 30 мин Технически чистый титан (класс 2) [15]
540 Аргон, 950 ° C, 30 мин (класс 5) [16]
545 Вакуум, 1030 ° C, 3 мин. (степень 5) / [17]
38,25 38.25 902 при том же уровне вакуума с использованием чистого алюминия и Al – 0.8% Si в качестве присадочных материалов при времени выдержки 3 мин [28, 29]. Сообщенная прочность на сдвиг относится к обоим присадочным металлам; так или иначе, увеличение времени выдержки привело к резкому снижению прочности соединения чистого Al-наполнителя.Было обнаружено, что использование чистого Al в качестве присадочного металла для пайки Ti / Ti при 700 ° C привело к самоотделению соединения после выдержки 30 мин, а толщина образовавшегося слоя интерметаллического соединения () была равной наибольшая, которая действует как место зарождения трещин.

Sohn et al. [34] изучали диффузию между присадочным металлом и исходными металлами CP-Ti / Al1050, поддерживая температуру и изменяя время выдержки в вакууме, как показано на рисунке 1.


Наилучшее достижение прочности на сдвиг был для времени пайки 25 мин.При увеличении времени пайки прочность связи снижалась из-за образования полостей в Al вблизи границы раздела Al / интерметаллид. Shiue et al. [35] исследовали метод быстрого нагрева при соединении алюминида титана Ti50 – Al50 с помощью инфракрасной пайки с использованием чистого алюминия и в качестве присадочных сплавов. Пайка проводилась в вакууме с использованием высокоскоростного источника инфракрасного излучения для нагрева, и ей предшествовал предварительный нагрев. Для чистого алюминиевого наполнителя было обнаружено большое образование хрупкой интерметаллической фазы для всех времен выдержки, а прочность связи была очень слабой.На рис. 2 показано место трещины в основной фазе соединения.


Что касается присадочного сплава, содержащего Si, было замечено, что интерметаллид был заметен на ранней стадии инфракрасной пайки. При увеличении времени и температуры объемная доля резко уменьшилась и сменилась на, а затем исчезла. Наибольшая прочность была достигнута при температуре пайки.

Хорунов и др. [31] исследовали присадочные сплавы Al – Si и Al – Mg при пайке ОТ4 (Ti – 3Al – 1.5Mn) титанового сплава в вакууме. Полученные значения прочности с использованием присадочных сплавов Al – Mg были относительно высокими (82–83 МПа), в то время как полученное соединение с использованием присадочного сплава Al – Si характеризовалось худшим качеством с обнаружением сплошного слоя силицида вдоль границы раздела.

Были предприняты некоторые усилия для упрощения процесса пайки и выполнения пайки титана в нормальных условиях окружающего воздуха. Эти усилия были сосредоточены на разработке легкоплавких припоев и поиске подходящей техники для удаления оксидного слоя на стыковых поверхностях стыка.В Германии Bach et al. (цитируется в [2]) провели раннюю попытку пайки Ti – 6Al – 4V на воздухе с использованием сплава с низкой температурой плавления, который представлял собой тонкую алюминиевую фольгу, покрытую медью (33% Cu) для пайки зазора . Изготовленный стык имел хорошее качество; в любом случае прочность на сдвиг не превышала 25 МПа, что служит только для соединения больших площадей. Это показало, что эвтектика Al – Cu достаточно активна, чтобы реагировать с титаном в воздухе. Карфул и Мухрат [40] исследовали прочность паяного соединения Ti / Ti в зависимости от состава присадочного металла и параметров пайки на воздухе.Новые припои группы Al – Cu – Ni – Ti были изучены с целью выявления влияния легирующих элементов, а также исследования возможности пайки на воздухе. Наивысшая достигаемая средняя прочность на сдвиг составила ~ 74–73 МПа при использовании присадочных сплавов Al – 8.54Cu – 1.35Ni – 0.08Ti и Al – 6.44Cu – 1.96Ni – 0.92Ti. Удаление оксидных слоев между алюминием и титаном является ключом к началу процесса соединения. Соответственно, добавление давления приведет к разрушению оксидного слоя наполнителя на основе алюминия за счет шероховатости поверхности Ti.Затем из-за растрескивания окалины происходит выпучивание, и очищенные поверхностные атомы алюминия вступают в реакцию со слоем оксида титана, восстанавливая его до атомарного титана [40]. Использование USV в качестве вспомогательного инструмента при пайке, которое приводит к быстрому разрушению оксидного слоя на стыке стыков и делает возможным процесс соединения в условиях воздуха, кратко описывается ниже.

2.1.2. Пайка Ti с помощью ультразвука наполнителями на основе алюминия

Сонохимические эффекты USV в жидкостях изучаются более 80 лет [60].Интерес к пайке с помощью ультразвука возник более 50 лет назад. Одним из первых патентов США была установка для пайки ультразвуком с использованием ультразвукового наконечника, окруженного пламенем местного нагрева [61].

Использование USV в течение короткого периода времени приводит к очень быстрому разрушению оксидного слоя на исходном материале и его смачиванию присадочным материалом [52], даже если это эффективно для достижения хорошего смачивания керамики присадочными материалами на воздухе. [53, 54, 62]. Акустическая кавитация, возникающая в жидком металле, считается важнейшим физическим эффектом распространения ультразвуковых колебаний [63–66].Образование каверн начинается с полупериода разрежения в наиболее слабых местах расплава [63]. Полости продолжают увеличиваться в размере до тех пор, пока они не разрушатся под действием сжимающих напряжений в течение следующего полупериода сжатия; Результатом этого коллапса являются импульсы давления высокой интенсивности, всплески температуры и высокоскоростные струи. Важными физическими и химическими процессами, связанными с ультразвуковой кавитацией, являются дегазация расплава, фильтрация, смачивание твердых включений и изменение структуры.Кроме того, акустическая кавитация приводит к адсорбции энергии ультразвука и образованию акустического потока. Чтобы вызвать кавитацию в жидком металле, звуковое давление должно превышать определенный уровень, который называется порогом кавитации [63].

Использование USV при пайке сокращает время обработки, следовательно, снижает стоимость и защищает основные компоненты от дальнейших металлургических изменений. К преимуществам относятся менее специфические требования к атмосфере из-за быстрого разрушения оксидного слоя [39, 52], улучшенное растекание расплавленного наполнителя [55, 62] и гомогенизация микроструктуры соединения [39].В таблице 3 приведены технологические параметры и результаты прочности на сдвиг ультразвуковой пайки соединений Ti / Ti и Ti / Al с использованием наполнителей на основе алюминия.

Прочность на сдвиг (МПа) Условия пайки Наполнители
вакуум Al – 20Ag – 10Cu
69,88 вакуум Al – 10Si – 0.5Mg
Ti000
Каталожный номер Материалы Метод нагрева и наилучшие условия (полностью на воздухе) Прочность на сдвиг (МПа)
 9020 [9020] металл: Ti Grade 5;
присадочный металл: TiBraze Al-665 (Al – 2.5Mg – 0.3Cr) / 100		 Индукционная пайка, 660 ° C, (5 сек, 84 Вт) USV, без выдержки 50–60
[39] Основные металлы: Ti Grade 5 / Al1060 ;
присадочный металл: Al – 12Si		 ( A = 6, 20 кГц) USV, 620 ° C, 4 секунды USV + выдержка в течение 15 или 5 минут + 4 или 0 секунд USV ∼68
[ 38] Основной металл: Ti Grade 2;
присадочный металл: TiBraze Al-665A (Al – 2,5Mg – 0,3Cr) / 50		 Индукционная пайка, (25 кГц, 120 Вт) USV, 670 ° C, выдержка 5 мин при 560 ° C, затем нагрев до 670 ° C и выдержка в течение 3 минут, применение USV в течение 6 с ∼64
[55] Основные металлы: Ti Grade 5 / Al6061;
присадочный металл: Al – 9.4Si – 10Zn – 10Cu – 2Ni		 ( A = 6, 20 кГц) USV, 560 ° C, 4 сек. USV + выдержка в течение 60 мин. + 4 сек. USV ∼43
[55] Основные металлы: Ti Grade 5 / Al6061;
присадочный металл: Al – 15Sn – 8.2Si – 8.5Zn – 8.5Cu – 1.7Ni		 ( A = 6, 20 кГц) USV, 560 ° C, 4 с USV + выдержка 15 мин + 4 с USV ∼76

Chen et al. [52] исследовали мгновенное разрушение оксидной пленки Ti – 6Al – 4V на границе с жидким сплавом Al – Si и химические взаимодействия во время процесса, используя частоту 20 кГц и амплитуду USV.Образцы нагревали, после чего титановый сонотрод быстро загружали на титановую подложку с постоянным давлением 0,2 МПа. Время применения УСВ составляло 2–16 с. Из-за эффекта USV на титановой подложке образовалось большое количество ямок, как показано на Рисунке 3. Образование ямок началось с небольшой выемки на поверхности пленки оксида Ti из-за «кавитационной эрозии» [ 65, 67] (N на рис. 4), который служит микроканалом и обеспечивает прямое взаимодействие между свежей поверхностью Ti и расплавленным алюминиевым сплавом.

Предлагаемый механизм образования ямок в соответствии с данным исследованием заключался, во-первых, в образовании выемки в оксидном слое титановой подложки и во-вторых, в резком химическом растворении твердой фазы Ti – 6Al – 4V в жидком наполнителе Al – Si. с последующими дальнейшими межфазными химическими реакциями.

Chen et al. [39] провели дальнейшую работу по ультразвуковой пайке Ti – 6Al – 4V / Al1060 на воздухе с наполнителем Al – 12Si. В этом исследовании ультразвуковая вибрация применялась к пластине Ti – 6Al – 4V в течение 4 с, затем время выдержки составляло 0, 5 и 15 минут, а затем второй период ультразвуковой вибрации в течение 4 с.Применение первой ультразвуковой вибрации в течение 4 с вызывало образование ямок на поверхности титанового сплава (рис. 4 (а)). При выдержке 5 или 15 мин растворение продолжалось со стороны Al1060 и Ti; следовательно, оксидная пленка отслаивается от титановой подложки, что называется «подрывом оксида подложки» (рисунки 4 (b) и 4 (c)). В дополнение к образованию ямок кавитация и перемешивающее действие акустического потока вызвали следующие эффекты во время ультразвуковой операции: (i) Ускорение процесса растворения на стороне Ti после образования ямок на пленке оксида Ti, а также вдоль стороны Al1060.(ii) Во время вторых 4 секунд USV разрыв плавающей оксидной пленки титанового сплава (Рисунок 4 (d)). Одновременно происходит разрушение дендритов Al и равномерное распределение фаз Al в соединении.

В любом случае увеличение времени выдержки до 15 минут или добавление второго периода USV не улучшило прочности паяных соединений на сдвиг.

Tillmann et al. [37] изучали пайку Ti – 6Al – 4V с помощью ультразвука с наполнителем Al – 2.5Mg – 0.3Cr и индукционным нагревом. Изучаемыми параметрами являлись толщина слоя (60–200 µ м), температура пайки (660–680 ° C) и акустическая мощность (60–96 Вт), после чего отбирались образцы лучших параметров пайки с помощью ультразвука. по сравнению с традиционной вакуумной пайкой.Повышение температуры выше или уменьшение толщины до менее 100 привело к появлению больших пустот в зоне пайки. Увеличение акустической мощности до 70% (84 Вт) привело к значительному уменьшению оксидного слоя на границе раздела, и меньшая интенсивность не могла удалить оксидный слой, в то время как самая высокая из 80% вызывала значительную кавитацию, приводящую к образованию зазора. в суставе (рис. 5). Наивысшая прочность на сдвиг, полученная с использованием образца 100, 660 ° C, 5 с, 70%, не достигала более 60 МПа и между 30 и 40 МПа для образцов, полученных вакуумной пайкой.

Более низкие значения прочности для образцов, спаянных в вакууме, объяснялись низкой скоростью нагрева, которая приводила к чрезмерному образованию интерметаллида с низкой пластичностью на границе раздела.

Elrefaey et al. [38] провели предварительное исследование микроструктуры и поведения разрушения при ультразвуковой пайке титана Grade 2 с использованием присадочного сплава TiBrazreAl-665A. Результаты показали образование тонкого слоя взаимодействия, и соединение разрушилось в основном на границе раздела Ti / Al из-за хрупкой природы интерметаллида.Chen et al. [55] исследовали добавление олова при пайке соединения Ti / Al с помощью ультразвука. Аналогичным образом в других работах [39, 62, 68] использовалась простая сборка внахлест с заданным зазором стыка. Добавление Sn привело к расширению интервала плавления; до достижения температуры солидуса остаточная жидкость, богатая оловом, заполняла капиллярные зазоры между затвердевшими зернами, что значительно снижало остаточные термические напряжения и повышало прочность соединения [55].

Чтобы гарантировать эффективную передачу USV к стыку, фиксирующая установка и механизм, с помощью которого перемещается USV, должны быть тщательно спроектированы.Это включает рассмотрение акустических свойств компонентов крепления буровой установки, приложенной силы в зоне соединения и расположения наконечника сонотрода [69]. Elrefaey et al. [38] использовали, например, устройство, в котором рупор был установлен вертикально, а образец, который был установлен в стальном держателе, находился под давлением 0,2 МПа из-за веса рупора (рис. 6). В то время как Tillmann et al. [37] использовали пайки внахлест с крутящим моментом 8 Нм, создаваемым винтовым соединением.


Несмотря на то, что использование USV является ценным способом разрушения оксидного слоя и улучшения свойств соединения, результаты ультразвуковой пайки Ti / Ti и Ti / Al подтверждают, что процесс требует большего контроля и исследования. от условий пайки / материалов для достижения более высоких механических свойств.

2.2. Образование интерметаллических соединений на границе раздела Ti / Al

В системе Ti – Al встречается несколько интерметаллических фаз, таких как [70]. На самом деле интересны только технически [71].Поскольку почти все присадочные металлы образуют интерметаллические соединения с титаном [29], поэтому изучение и контроль их образования / развития на границе раздела в значительной степени определяют механическое поведение паяных соединений. Образование и рост интерметаллического соединения на границе раздела в основном связано с составом материалов наполнителя, исходного материала и температурно-временными параметрами. Например, пайка титана с чистым алюминием в основном приводит к образованию на границе раздела фаз; добавление Si (≥3%) в алюминиевый присадочный сплав приведет к образованию; однако добавление Cu или Ag не изменит вероятность образования [29].Фаза, предсказанная эффективным теплотой по правилу образования, не обязательно образуется на движущейся границе реакции, если зародышеобразование затруднено [72]. Многие исследования показали, что это могло бы образоваться за счет уже существующих или фаз в присутствии избытка Al. Суджата и др. [73] рассчитали свободную энергию образования различных соединений алюминида титана в интервале температур ∼ (0–1200 ° C) и обнаружили, что свободная энергия меньше, но немного выше, чем у.Предпочтительное образование единственного продукта во время реакции твердый Ti / жидкий Al объясняется двумя факторами: первый — это дополнительные стадии образования, которые включают в себя одну из исходных фаз, а второй фактор — наличие избыточного количества жидкий Al, который сводит к минимуму тенденцию к образованию соединений с высоким содержанием Ti. Велерт и Борман [74] исследовали механизм фазовой селекции интерметаллических соединений в фазовой реакции Ti / Al. Предварительно нанесенные слои и между элементарными слоями Al / Ti после отжига в течение 50 и 20 часов при 400 ° C, соответственно, исчезли и были заменены на.Соответственно, фазовый отбор во время межфазной реакции объяснялся различиями в скоростях роста конкурирующих фаз. Аналогичная причина выбора основной фазы была сделана Michaelsen et al. [75], включая зародышеобразование как первую стадию образования TiAl 3 . Аналогичные результаты формирования на сплаве на основе α были получены Zhang et al. [76] с использованием горячего алюминирования погружением (750 ° C-15 с) с последующей интердиффузионной обработкой (600 ° C-30 ч). Было обнаружено, что добавление Si, Mn или Ag к чистому алюминиевому покрытию улучшает однородность толщины и снижает образование поперечных трещин.Дополнительные промежуточные слои, состоящие из (TiAl 3 + TiAl 2 ) и / или TiAl, были сформированы после высокотемпературного окисления для всех покрытий. Zhang et al. [77] сообщили в другой работе с использованием аналогичных процедур алюминирования и взаимной диффузии рост продуктов реакции в твердом состоянии на границе раздела и подложки после последующего окисления при 700 ° C и 300 часах, тогда как TiAl 3 + TiAl 2 и Ti Слои 3 Al были сформированы при температуре 800, °, ° C и 300 ч окисления на воздухе.Смешанный + слой образовался в результате реакции O 2 с. Xu et al. [78] применили горячее прессование в вакууме на ламинатах Ti / Al с последующим отжигом и обнаружили, что следующей реакционной фазой после TiAl 3 был TiAl на границе раздела Ti / Al после поглощения слоя Al и во время обработки отжигом на второй стадии при более высоких температурах. . Диффузия на границе раздела Al / Ti может быть ускорена за счет уменьшения обжатия при холодной / горячей прокатке [78, 79]. При пайке титанового сплава ОТ4 Mg-содержащими алюминиевыми сплавами также могло происходить образование промежуточного слоя и титана [31].

Диффузия химических элементов через поверхность раздела пайки высока в начале процесса пайки, поскольку диффузия в начале происходит между жидкой и твердой фазами. Как только происходит образование интерметаллических соединений, скорость диффузии снижается и становится все меньше и меньше за счет увеличения толщины интерметаллического слоя до тех пор, пока рост интерметаллического соединения не будет подавлен. Учитывая, что в алюминиде с высоким содержанием титана титан может диффундировать быстрее, чем Al [80, 81].Толщина интерметаллического слоя при использовании чистого алюминия в качестве наполнителя является наибольшей, и любые добавки или примесные элементы будут подавлять — но иначе — рост интерметаллического слоя [29].

Пайка алюминида титана TiAl при 900 ° C в течение 30 с с использованием чистого Al-наполнителя дает очень слабое соединение, и основной фазой в соединении является хрупкая фаза [35]. С другой стороны, для другого случая с более длительным циклом соединения под давлением и без какого-либо дополнительного наполнителя «диффузионное связывание» двухфазного гамма-алюминида титана Ti – 45Al (в ат.%) образовавшейся фазы на границе склеивания. Буке и Аппель пришли к выводу [82], что неизбежное загрязнение диффузионной пары кислородом приводит к образованию тонкого слоя фазы. Аналогичный результат был получен Херрманном и Аппелем [83] для различных двухфазных алюминидов титана на основе гамма-излучения, при этом использовался даже значительно более высокий вакуум.

2.3. Основные системы наполнителей на основе алюминия
2.3.1. Чистый алюминий в качестве присадочного металла

Чистый алюминий очень активен по отношению к титану при температуре пайки, вызывая высокий уровень эрозии и, как следствие, ненадежные паяные соединения, особенно для тонкостенных титановых конструкций [2].Takemoto et al. [28, 29] обнаружили, что наибольшая толщина интерметаллида была вызвана использованием чистого алюминия в качестве наполнителя. Небольшие добавки легирующих элементов или примесей к чистому Al-наполнителю уменьшали толщину интерметаллического слоя на паяной границе. Было обнаружено, что добавление 0,8% Si значительно снижает толщину и скорость роста интерметаллида, а полученные соединения Ti / Ti с использованием наполнителя Al-0,8Si сохраняют более высокую прочность соединения после пайки при относительно более высоких температурах и более длительном времени выдержки по сравнению с с наполнителем из чистого алюминия [29].В том же контексте Shiue et al. [35] обнаружили, что прочность соединения соединения TiAl / Al / TiAl была очень слабой, чтобы ее можно было оценить из-за большого количества стабильной фазы в соединении.

Незначительные изменения в легирующих элементах влияют на характеристики смачивания и растекания и должны разрабатываться в соответствии с типом основного металла Ti. Например, сравнивая наполнители Al – 4.5Mg – 0.4Si – 0.1Cr и Al – 4Mg – 0.5Si – 0.4Mn [30], первый с более 0,5% Mg и 0,1Cr вместо 0,4Mn имеет меньший угол смачивания. и лучшее покрытие на титане Grade 5; Напротив, эти модификации по-разному влияют на пайку титана Grade 2.В таблице 4 представлена ​​сводная информация о паяных соединениях Ti / Ti-Ti / Al с использованием чистого или низколегированного Al наполнителя.

Каталожные номера Материалы Условия Склеивание Прочность на сдвиг (МПа) Интерметаллические соединения на границе раздела между основным материалом и наполнителем
905 Наполнитель 9020
Тип Толщина / ширина зазора () Температура (° C) Время (мин)
[29] Чистый Ti64 Чистый Ti Чистый Ti 90 Al 100 Вакуум 680 3 ∼92
680 10 ∼42
Al – 0.8Si 680 3 ∼94
680 10 ∼75
[31] OT4 титан OT4 титан (титан AD4 OT4 Fe) 60 Вакуум 685 3 76
Цитируется в [2] Ti Grade 5 Ti Grade 5 Al – 0.3SiM –g> 660 72
[35] Ti50 – Al50 Ti50 – Al50 Чистый алюминий 75
Очень слабое соединение
Значения прочности на сдвиг, рассчитанные согласно рисунку 11 в [29]. Инфракрасная пайка, предварительный нагрев при 400 ° C в течение 60 с.
2.3.2. Присадочные сплавы типа Al – Mg

Флом [84] сообщил об исчезновении магния на границе раздела между присадочным сплавом Al – Mg и основным сплавом титана во время вакуумной пайки. Аналогичным образом, Хорунов и др.[31] обнаружили, что после пайки с использованием сплава AMg6, содержащего 6% Mg, только 1,5% Mg осталось в соединении, а Mg не осталось на границе раздела; уменьшение Mg было объяснено испарением Mg из наполнителя при нагревании и плавлении в вакууме. Летучесть магния при повышенных температурах [85] и реакция паров магния с оксидной поверхностью алюминия делают Mg отличным промотором смачивания [86]. Mg реагирует с оксидом алюминия, образуя сложный оксид [87] или восстанавливая его до Al + MgO [34], который образует включения и вызывает образование связей; в результате содержание Mg в суставе значительно снижается [31].Улучшенное смачивание присадочных сплавов Al – Mg было также подтверждено Хоруновым и др. [31], где наполнитель Al – Mg показал лучшее смачивание на титановом сплаве ОТ4 при температуре менее 700 ° C по сравнению с Al – Si. Повышение температуры пайки более чем на 700 ° C привело к уменьшению краевого угла для всех наполнителей, содержащих Si или Mg. При разработке припоя необходимо учитывать вместе содержание Mg в наполнителе и условия пайки, например, сплав показал хороший результат 117 МПа при пайке горелкой, но дал только 61 МПа при пайке в вакууме [30].Другой пример, вакуумная пайка Mg-содержащими присадочными сплавами с 6% и 2,5% Mg показала почти идентичную прочность, которая была выше, чем при использовании Si-содержащих наполнителей [31]. Eckardt et al. [30] сообщили об образовании переменного прерывистого интерметаллического слоя между наполнителями Al-Mg и основным металлом титана. Кроме того, сообщалось, что на титане Grade 5 образовался более толстый интерметаллический слой по сравнению с титаном Grade 2. Сплавы с высоким содержанием магния не показали лучших свойств формирования галтели по сравнению с припоем со средним содержанием магния, таким как TiBraze 665, который содержит только 2 сплава.5% Mg [30]. В таблице 5 представлена ​​сводная информация о паяных соединениях Ti / Ti-Ti / Al с использованием присадочных сплавов типа Al-Mg.

Каталожные номера Материалы Условия Склеивание Прочность на сдвиг (МПа) Интерметаллические соединения на границе раздела между основным материалом и наполнителем
905 Наполнитель (6061)) (Al – 1Mg – 0.6Si – 0,25Cu – 0,25Cr)
Тип Толщина / ширина зазора () Температура (° C) Время (мин)
[33] Ti Ti 76 Аргон (печь) 5 73,8–115,7
Горелка с флюсом 44–
[29] Чистый Ti Чистый Ti Al – 1Mg 100 Вакуум 680 3
9020 > 640 температура ликвидуса
[305] Ti Grade 5, 2 Al – 4.5Mg – 0.4Si – 0.1Cr 800 Вакуум / горелка с флюсом> 638 Температура ликвидуса Плохой результат,
Al – 4Mg – 0.5Si – 0.4Mn 61 в вакууме и 117 горелкой
[3] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 TiBraze Al-665 (Al – 2,5Mg –0,3Cr) 100 Пылесос / горелка с флюсом 680110.4 G5 97,6 G2
Al – 4Mg – 0,5Si – 0,4Mn 320 650–700 98,8 G5 77,4 G2
титан OT4 титан AMg6 (Al – 6Mg – 0.6Mn – 0.4Si – 0.4Fe – 0.1Ti) 60 Вакуум 685 3 82
6Mg6 (Al – Al – 0.4Fe – 0.1Ti) Mn – 0,4Si – 0,4Fe – 0,1Ti) 60 720 40
Al – 2.5Mg – 0.2Si – 0.4Fe – 0.2Cr 100 685 83
[84] Ti Grade 2 / Grade 12 Ti Grade 2 / Grade 12 TiBraze (Al – 5Mg – 0,2Si – 0,2Ti) <25 EB + вакуум> точка плавления 0,5–0,75
[37] Ti Grade 5 5 TiBraze Al-665 (Al – 2,5Mg – 0,3Cr) 100 Индукционная пайка на воздухе с помощью ультразвука 660 5 сек USV 50–60
[ Ti Grade 2 Ti Grade 2 TiBraze Al-665A (Al – 2.5Mg – 0.3Cr) 50 Индукционная пайка на воздухе с помощью ультразвука 670 5 мин при 560 ° C + 3 мин при 670 ° C + 6 с USV ∼64
Соединение внахлестку. Учитывая, что 1205 ° F — это температура ликвидуса [88].
2.3.3. Присадочные сплавы типа Al – Si

Такемото и Окамото [29] сообщили, что небольшая добавка 0,2–0,8% Si очень эффективна для подавления роста интерметаллического слоя.Однако дальнейшие добавки Si увеличивают толщину интерметаллида и способствуют образованию дополнительных интерметаллических соединений: на границе раздела, где он примыкает к исходной стороне титана. В основном производится и небольшое количество интерметаллидов. Наилучший результат испытания на растяжение был получен при сравнении с двумя другими присадочными материалами и. Было обнаружено, что разрушение происходит внутри присадочного металла при использовании [29]. При почти аналогичных условиях, но с более длительным временем пайки Sohn et al.[34] исследовали диффузионную пайку соединения Al / Ti методом. Связывание на границе раздела Ti / наполнитель началось, как только наполнитель был расплавлен; наблюдались два интерметаллических соединения: непрерывное соединение на стороне титана, которое со временем увеличивалось из-за диффузии Si в Ti, и прерывистое соединение на стороне наполнителя, и разрушение произошло в слое алюминия. При ультразвуковой пайке титана на границе раздела наполнитель Ti – 6Al – 4V / Al – 12Si образовывались два интерметаллических соединения [39]. Интерметаллид IMC-A () образовался на краю карьера во время первой USV, а IMC-B () — на стенке и дне карьера.Применение времени выдержки в течение 5 минут привело к образованию IMC-A () на границе раздела между IMC-B () и Ti – 6Al – 4V; при увеличении времени выдержки до 15 мин толщина IMC-B () увеличивалась (рис. 4). Уэллс [41] сообщил, что сплав Al – 7,5% Si, наплавленный на сердечник из алюминиевого сплава 6951, который не плавится во время пайки, дает более прочное соединение, чем 63Al – 32Cu – 5Ag – 0,01Li для Ti марки Grade 5. Однако Хорунов и соавт. [31] обнаружили, что Mg-содержащие присадочные сплавы обеспечивают более высокую прочность соединения, чем Si-содержащие присадочные сплавы (5.3% Si), что объяснялось затвердеванием силицида в виде непрерывной полосы на границе раздела пайки. В таблице 6 представлена ​​сводная информация о паяных соединениях Ti / Ti – Ti / Al с использованием присадочных сплавов типа Al – Si.

Каталожные номера Материалы Условия Склеивание Прочность на сдвиг (МПа) Интерметаллические соединения на границе раздела между основным материалом и наполнителем
905 Наполнитель Al –10Si – 0.5Mg
Тип Толщина / ширина зазора () Температура (° C) Время (мин)
[34] CP-Ti Al (1050) Al (1050) Al – 10Si – 1Mg 100 Вакуум 620 25 84,
[29] Чистый Ti Чистый Ti 90–209 Al (0.1–10) Si 100 Вакуум 680 3 ∼94 для Al – 0.8Si,,
[28] Чистый Ti Al (300203) 100 Вакуум 600 3 ∼70,
[3] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5 4 (Al – 12Si – 0.8Fe) 80 Вакуум / горелка с флюсом 600–620 74.2 G5 69,6 G2
[31] Титан OT4 Титан OT4 Al – 5.3Si – 0.8Fe – 0.3Cu – 0.2Ti 100 Вакуум204204 56 Сплошной силицид
[89] Ti Grade 5 Al (6060) Al – 8.4Si – 20Cu – 10Ge – 0.1Re 200 Вакуум 30/30/60 49/55/48
Al – 8.4Si – 20Cu – 10Ge 530 10/30/60 23/17/20
[35] Ti50 – Al50 Ti50 – Al50 BAl– 4 (Al – 4 11–13) Si – 0.3Cu – 0.1Mg – 0.2Zn – 0.15Mn – 0.8Fe) 75 Вакуум 900 3 86,2 + (для более длительное время пайки )
[84] Ti Grade 2 / Grade 12 Tit Grade 2 / Grade 12 TiBraze Al-642 (Al – 5.3Si – 0.8Fe – 0.2Ti) <25 EB + вакуум> точка плавления 0,5–0,75
[39] Ti Grade 5 Al20604 Al20604 12Si Пайка с помощью ультразвука на воздухе 620 4 секунды USV + выдержка 15 или 5 мин + 4 или 0 секунд USV ∼68,
Переходная жидкофазная связь.Только для Al – 0,1Si / 3 мин наблюдалось. Наблюдалась очень слабая дифракционная линия при. Инфракрасная пайка.
2.3.4. Присадочные сплавы типа Al – Cu и Al – Ag

Al – Cu и Al – Ag в основном способствовали образованию на паяной границе раздела титана. Добавление Sn не изменило тип интерметаллида, поскольку присадочный металл Al – 10Cu – 8Sn в основном способствовал образованию соединений Al (A1100) / Ti и очень слабой дифракционной линии, соответствующей Однако высокий пик Sn на границе раздела показал анализ линии EDX, и разрушение произошло внутри интерметаллического соединения [29].Иным образом наличие Si в наполнителе изменяет интерметаллидный тип; Chen et al. [55] сообщили об образовании интерметаллида на границе раздела между Ti Grade 5 и каждым из наполнителей Al – 9.4Si – 10Zn – 10Cu – 2Ni и Al – 15Sn – 8.2Si – 8.5Zn – 8.5Cu – 1.7Ni; Был сделан вывод, что добавление Sn улучшает прочность за счет снижения остаточного термического напряжения. Eckardt et al. [30] обнаружили, что присадочный сплав TiBraze Al-635 (Al – 4.2Cu – 1.5Mg – 0.5Mn – 0.5Si) имел наименьший краевой угол смачивания для Ti Grade 5 и хороший (второй по величине) для Ti Grade 2. с самой высокой прочностью среди других сплавов Al – Ag, Al – Mg и Ag – Cu – Zn– (Cd – Sn) при использовании вакуумной пайки.Промежуточный слой между основным металлом и наполнителем TiBraze Al-635 состоял из переменного и прерывистого слоя. Согласно Уэллсу [41], добавка Mg или небольшая добавка Li к присадочному металлу улучшала характеристики текучести сплавов типа Al – Cu– (5–50) Ag; с другой стороны, легирование Mg значительно снизило коррозионную стойкость соединений. Si и / или Sn-содержащие присадочные металлы образовывали более слабые соединения или имели температуру текучести ~ 587 ° C (860 K) или выше. Было обнаружено, что температура текучести сплавов Al – Cu – Ag менялась в зависимости от используемой атмосферы; температура потока в вакууме была на 111 ° C выше, чем в аргоне.При пайке устойчивых к повреждениям титановых структур присадочные материалы Al – Cu – Ag предотвращают распространение трещин за счет расслоения в ориентации остановки трещин. Поведение в ориентации разделителя трещины было аналогично поведению монолитного материала [41]. Таблицы 7 и 8 показывают сводные данные по паяным соединениям Ti / Ti-Ti / Al с использованием присадочных сплавов типа Al-Cu и Al-Ag, соответственно.

Каталожные номера Материалы Условия Связка Прочность на сдвиг (МПа) Интерметаллические соединения на границе раздела между основным материалом и наполнителем
905 Наполнитель 9 0204 Вакуум
Тип Толщина / ширина зазора () Температура (° C) Время (мин)
[29] Чистый Ti Чистый Ti Чистый Ti –1Cu 100 Вакуум 680 3
[28] Чистый Ti Al (3003) Al – 10Cu – 8Sn 5 ∼38
[29] Чистый Ti Al (3003) Al – 33Cu 100 630 3
[30] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 TiBraze Al-635 (Al – 4.2Cu – 1.5Mg – 0.5Si) 300 Вакуум / горелка с флюсом> 638 температура ликвидуса 140 в вакууме и 88 у горелки, больше для Grade 5
[ 3] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 TiBraze Al-635 (Al – 4.2Cu – 1.5Mg – 0.5Si) 200 Вакуум / горелка с флюсом 660–700 140,7 G5 100,8 G2, больше на Grade 5
Al – 25Cu – 9Si 100 580–620 88.6 G5 34.1 G2
Ti Grade 2 Ti Grade 2 Al – 24Cu – 8.6Si – 3.5Sn 150 580–620 47.7
дюйм [2])
Ti6Al4V Ti6Al4V Al – 33Cu 6–20 Air 550 25
[55] 6061) Al – 9.4Si – 10Zn – 10Cu – 2Ni ∼200 Индукционная пайка с ультразвуком на воздухе 560 4 с USV + 60 мин + 4 с USV ∼43
Al – 8,2 Si – 8.5Zn – 8.5Cu – 1.7Ni 4 с USV + 15 мин + 4 с USV ∼76
[40] Ti-5 (95%) Ti-5 ( 95%) Al – 8.54Cu – 1.35Ni – 0.08Ti 100 Путем приложения давления / в воздухе 647 13 74.78
Al – 6.44Cu – 1.96Ni – 0.92Ti 648 9 73,66
 наблюдалось
264 Tigos 2
Каталожные номера Материалы Условия Склеивание Прочность на сдвиг (МПа) Интерметаллические соединения на границе раздела металлов Наполнитель
Тип Толщина / ширина зазора () Температура (° C) Время (мин)
[28] Чистый Ti 9020 3003) Al – 20Ag – 10Cu 100 Вакуум 600 5 ∼38
[29] Чистый Ti Al (300204) Al (300204) Чистый Ti Al (300203) 100 Вакуум 630 3
[30] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 9020 9 Al – 38Ag – 7.4Si – 0.6Fe 260 Вакуум / горелка с флюсом> 580 Температура ликвидуса Плохой результат
[3] Ti Grade 2 Порошок + 325 / −100 меш Вакуум / горелка с флюсом 600–620 70
Al – 28,5Ag – 21Cu – 1,3 мг 260 67.6
Еще один неопределенный очень тонкий.
2.3.5. Al – Ni, Al – Mn и другие типы присадочных сплавов

Добавление никеля к чистому алюминиевому наполнителю мало повлияло на подавление интерметаллического слоя на границе раздела Ti / наполнитель, тогда как добавление Mn показало лучший результат [29 ]. Однако добавление никеля к наполнителю Al – Cu – Ti вместе с уменьшением содержания меди увеличивало сопротивление сдвигу [40].Ge улучшал коррозионную стойкость при добавлении к сплавам типа Al – Cu и Al – Cu – Ag, но образовывал очень хрупкие соединения [41]. В таблице 9 представлена ​​сводная информация о паяных соединениях Ti / Ti с использованием присадочных сплавов типа Al – Ni- и Al – Mn.

Каталожные номера Материалы Условия Склеивание Прочность на сдвиг (МПа) Интерметаллические соединения на границе раздела между основным материалом и наполнителем
905 Наполнитель Аl – 21.5Ni – 9Cu – 9.6Si – 1.3Fe – 0.6Mn)
Тип Толщина / ширина зазора () Температура (° C) Время (мин)
[29] Чистый Ti Чистый Ti Чистый Ti –1Mn, Al – 1Ni 100 Вакуум 680 3
[30] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 300 Вакуум / горелка с флюсом ≥607 93 в вакууме и плохой результат для горелки,
[3] Ti Grade 5, 2 Ti Grade 5, 2 TiBraze Al-700 (Al – 21.5Ni – 9Cu – 9.6Si) 290 Вакуум / горелка с флюсом 700–720 127 G5 81,6 G2,
Цитируется в [2] Ti Grade 5 Ti Grade 5 Al – 1.2Mn – 0,6Si – 0,7Fe – 0,2Cu> 660 89
Работа
и выводы на будущее. Были проанализированы присадочные сплавы на основе алюминия для пайки титана и образование интерметаллических соединений на границе раздела Ti / наполнитель. Правильная конструкция цикла время-температура и контролируемые легирующие добавки в алюминиевый наполнитель являются решающими факторами для образования интерметаллических соединений на границе раздела.Толщина и тип интерметаллических фаз в значительной степени определяют механические свойства паяного соединения. В случае пайки соединений Ti / Al следует тщательно рассмотреть дальнейшее снижение температуры пайки, адекватный температурный цикл и совместимость припоя с обеих сторон Ti / Al.

Было исследовано несколько технологических параметров для ультразвуковой пайки титана присадочными сплавами на основе алюминия, включая акустическую мощность, период USV, время выдержки, толщину присадки и температуру пайки; соответственно, следует выделить следующие моменты: (i) Время выдержки после USV необходимо для процесса диффузии, протекающего на границе раздела между наполнителем и основным металлом титана.(ii) Изменение мощности ультразвука напрямую влияет на удаление оксида на границе раздела наполнитель / основной металл. (iii) Толщина наполнителя должна выбираться в соответствии с параметрами USV и температурно-временным циклом пайки; учитывая ускоренное взаимодействие между жидким наполнителем и основным металлом под действием УЗИ. (iv) Параметры / условия пайки и ультразвука следует рассматривать вместе в процессе пайки с помощью ультразвука, например, мощность / интенсивность ультразвука, метод соединения Ультразвука на заготовку, что обеспечивает отличную доставку USV в зону соединения, время активации USV и другие традиционные параметры пайки.(v) Следует уделять больше внимания изучению воздействия USV на микроструктуру паяного соединения.

Процесс пайки имеет множество факторов, которые следует учитывать для достижения наилучших возможных механических свойств произведенного соединения; качество наполнителя — один из этих факторов. Для производства алюминиевого наполнителя доступны различные процессы; Процесс литья используется как излюбленный способ производства новых присадочных алюминиевых сплавов или известных сплавов лабораторного размера для целей тестирования.Однако свойства и качество отливки влияют на механические свойства и качество окончательного паяного соединения. Влияние дефектов литья и дефектов варьировалось в зависимости от формы припоя и процесса пайки. Присадочный сплав, в первую очередь, должен иметь однородный химический состав, с контролируемыми включениями или без включений, а также без пористости. Использование USV при приготовлении и разработке специальных легкоплавких присадочных сплавов для процесса пайки из их чистых элементов могло бы стать отличным инструментом для улучшения свойств присадочного сплава, ускорения процесса и, таким образом, изучения более совместимых припоев.Из-за ограниченного количества работ по пайке Ti с помощью ультразвука наполнителями на основе алюминия и механических свойств полученных соединений заманчиво исследовать и стремиться разработать дополнительные составы наполнителей на основе алюминия, которые могут быть более подходящими для ультразвука. -сопровождаемая пайка Ti и проведение более глубоких исследований с учетом интеграции между USV и традиционными параметрами пайки.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа поддержана Erasmus Mundus через PEACE II Lot 2 Project 2013–2443 / 001-001-EMA2 и FCT с эталонным проектом UID / EEA / 04436/2013, COMPETE 2020, с кодом POCI-01 -0145-ФЕДЕР-006941.

CPVC по сравнению с PP-R для коммерческой сантехники

Должны ли дополнительные расходы на расширительные петли влиять на ваше решение о том, какую пластиковую трубу использовать для вашего следующего проекта коммерческого водопровода? Если по этой причине вы думаете об использовании полипропиленовых труб вместо ХПВХ, читайте дальше.

Материал, известный как PP-R (статистический сополимер полипропилена), коммерчески доступен в усиленной и неармированной форме. Армированный волокном композитный материал, обычно используемый для трубопроводов горячей воды, эффективен для уменьшения продольного теплового расширения и сжатия, обещая устранение необходимости учитывать расширение и сжатие. Распространено мнение, что проект PP-R, в свою очередь, должен иметь конкурентоспособные затраты на установку, поскольку необходимость в контурах расширения была уменьшена или устранена.

В действительности, затраты на установку Corzan CPVC постоянно ниже, а не выше по ряду причин. Хотя изменения направления, смещения или петли являются частью хорошего проектирования и монтажа, количество необходимых трудозатрат незначительно по сравнению с дополнительными затратами и соображениями для системы PP-R, например:

  1. Стоимость одного материала PP-R колеблется от 25% до 200% выше, чем Corzan CPVC, в зависимости от того, выбран армированный или неармированный PP-R.
  2. Рекомендуемый метод соединения ХПВХ — сварка растворителем; быстрый и высоконадежный процесс для хорошо обученного установщика. Требуя только недорогих ручных инструментов, в процессе образуется соединение с молекулярной связью, которое является самой прочной частью системы трубопроводов. Напротив, установка PP-R представляет собой процесс термического плавления с использованием дорогостоящих инструментов и, если он не будет выполнен должным образом, может привести к образованию валиков вокруг внутренней части трубы, что снижает расчетную скорость потока воды.
    3. Установка
  3. Corzan из ХПВХ не требует больших затрат труда.Один установщик может выполнить работу самостоятельно и в три раза быстрее без электричества, необходимого для предварительного нагрева и питания сварочного инструмента. Нет необходимости ограничивать количество одновременно готовящихся швов, потому что мазки не дорогие.
  4. Безопасность и эргономика выгодны при использовании ХПВХ. Цементирование растворителем легко в тесных замкнутых пространствах, а также при установке на потолке. Напротив, вес сварочной машины делает накладные соединения PP-R более эргономичными и требует второго установщика.
  5. Рабочее пространство из ХПВХ более управляемо, так как не возникает опасности возгорания или ожога. При использовании PP-R периметр помещения должен быть огорожен и должным образом подписан, чтобы посторонние люди держались на расстоянии и избегали взаимодействия с утюгом или сварочными инструментами, которое могло бы привести к ожогам.
  6. Для возможной интеграции смешанных металлов добавление Corzan CPVC в существующую медную систему водоснабжения не сложнее, чем стандартная установка, поскольку нет проблем с несовместимостью.В случае PP-R владелец, инженер или подрядчик несет ответственность за дорогостоящие и трудоемкие испытания воды перед установкой, чтобы убедиться, что рабочие параметры PP-R не приведут к проблемам с водой из-за коррозии меди и контакта с ионами меди.
  7. Наконец, для очистки рабочей площадки с помощью ХПВХ требуется простой очиститель на основе растворителя. При использовании PP-R аппликатору требуется время, чтобы удалить расплавленный материал с инструментов для сварки.

Рассмотрение только одного элемента в отрыве от картины затрат на установку может привести к однобокой оценке общих затрат на установку.Corzan Piping Systems опирается на 60-летнюю успешную установку с проверенными временем преимуществами в сантехнике и гидронике, которые подрядчики знают и ценят.

Патент США на способ формирования паяного соединения Патент (Патент № 10 974 348, выданный 13 апреля 2021 г.)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СООТВЕТСТВУЮЩУЮ ЗАЯВКУ

В данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки США № 62/344 686, поданной 2 июня 2016 г. и озаглавленной «Способ образования сустава», которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки. до 35 U.S.C. § 119 (e).

ТЕХНИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ

Раскрытая технология в целом относится к способам формирования соединения и, более конкретно, к новому, неочевидному способу образования перпендикулярного соединения в трубке или трубе малого калибра, и, в частности, к устройствам, методы и принципы проектирования, позволяющие пользователю соединять трубы, трубы или другие материалы.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к устройствам, системам и способам соединения металла. Понятно, что при сварке тонких трубок или труб вместе в перпендикулярном Т-образном соединении монтажники обычно создают соединение, известное как «перемычка» или «седло».Эти соединения разрезаются на конце трубки или трубы таким образом, чтобы пересекающееся соединение соответствовало профилю другой части трубки или трубы и позволяло получить чистое сварное соединение.

Однако одной из проблем, особенно при сварке труб малого калибра или насосно-компрессорных труб, является проблема прожига материала, также известного как «выдувание отверстия» из-за характера традиционной посадки. При традиционном вырезе колец или седло на конце трубки остается острая кромка, где она соединяется с перпендикулярной частью.Когда в процессе сварки зажигается дуга, нагрев на острой кромке трубы происходит быстрее, чем на стенке перпендикулярной части. Это ускорение может быстро привести к расплавлению острого края с образованием отверстия и требует исключительно квалифицированного сварщика, чтобы предотвратить выдувание отверстия.

Таким образом, в данной области техники существует потребность в улучшенных сварочных устройствах, системах и способах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

В данном документе обсуждаются различные устройства, системы и методы, относящиеся к сокращению отказов «продувки дырки» путем формирования седла или перемычки таким образом, чтобы снизить уровень квалификации, требуемый от сварщика путем удаления сварочного шва. острая кромка, на которой нагрев ускоряется и в дальнейшем создает опорный материал для процесса соединения, а также обеспечивает плотное прилегание к соседней детали.В различных реализациях могут использоваться трубки или трубы различных форм и размеров, например круглые, квадратные, прямоугольные, овальные и другие формы, хорошо известные в данной области техники.

В некоторых аспектах, формируя конечное состояние, соединительная система создает более толстую поверхность, которая служит опорой для традиционной дуговой сварки материалов с более легким калибром, чтобы предотвратить «выдувание дыры»

В определенных аспектах, создавая конечное состояние система соединений и полученные соединения могут соответствовать или превосходить требования правила 3T, требуемого для пайки при соединении материалов с малой толщиной.

Один пример включает соединение, включающее в себя: первую трубу, имеющую концевое состояние, включая фланец опорной секции; по существу плоский наполнитель; и вторую удлиненную трубку, в которой наполнитель расположен между фланцем опорной секции и второй удлиненной трубкой.

Этот пример может включать одну или несколько из следующих функций. Соединение, в котором соединение удовлетворяет правилу 3T. Соединение, в котором конечным условием является состояние седла или совмещенного конца. Соединение, в котором фланец опорной секции расположен напротив плоской части второй удлиненной трубы.Место соединения фланца опорной секции круглое. Соединение фланца опорной секции квадратное. Соединение, в котором по существу плоский наполнитель выбирается из группы, включающей кремний-бронзу, алюминий-кремний, медь, латунь и бронзу. Шов, в котором материал наполнителя, по существу, плоский, представляет собой плоский лист. Шов, в котором материал наполнителя, по существу, плоский, имеет форму диска. Система соединения, при которой сформированное соединение удовлетворяет правилу 3T. Система соединения, в которой наполнитель выбирается из группы, включающей кремний-бронзу, алюминий-кремний, медь, латунь и бронзу.Система соединения, в которой наполнитель представляет собой плоский лист. Система соединения, в которой наполнитель имеет по существу дискообразную форму. Способ, при котором состояние седловидного или скошенного конца формируется на конце первой секции трубы, а вторая секция трубы имеет круглое поперечное сечение на пересечении. Способ, при котором состояние конца секции фланца с плоской кромкой формируется в первой секции трубы, а вторая секция трубы имеет секцию стенки на пересечении. Способ, при котором соединение конструируется и размещается так, чтобы иметь контакт с поверхностью, по крайней мере, в три раза больше, чем у самой тонкой части первой или второй удлиненной трубки.Метод, при котором соединение удовлетворяет правилу 3T. Метод, при котором присадочный материал выбирается из группы, включающей кремний-бронзу, алюминий-кремний, медь, латунь и бронзу.

Другой пример включает систему соединения, включающую в себя: первую удлиненную трубку, имеющую концевое состояние, включающее опорную секцию; наполнитель; и вторую удлиненную трубку, в которой опорная секция сконструирована и скомпонована для создания соединения путем приваривания ко второй удлиненной трубке путем размещения присадочного материала рядом с опорной секцией и второй удлиненной трубкой и нагревания присадочного материала.

Реализации этого примера могут включать в себя одну или несколько из следующих функций. Система соединения, при которой сформированное соединение удовлетворяет правилу 3T. Система соединения, в которой наполнитель выбирается из группы, включающей кремний-бронзу, алюминий-кремний, медь, латунь и бронзу. Система соединения, в которой наполнитель представляет собой плоский лист. Система соединения, в которой наполнитель имеет по существу дискообразную форму. Способ, при котором состояние седловидного или скошенного конца формируется на конце первой секции трубы, а вторая секция трубы имеет круглое поперечное сечение на пересечении.Способ, при котором состояние конца секции фланца с плоской кромкой формируется в первой секции трубы, а вторая секция трубы имеет секцию стенки на пересечении. Способ, при котором соединение конструируется и размещается так, чтобы иметь контакт с поверхностью, по крайней мере, в три раза больше, чем у самой тонкой части первой или второй удлиненной трубки. Метод, при котором соединение удовлетворяет правилу 3T. Метод, при котором присадочный материал выбирается из группы, включающей кремний-бронзу, алюминий-кремний, медь, латунь и бронзу.

Другой пример включает способ формирования сварного соединения, включающий в себя следующие этапы: загибание материала внутрь на концевой части первой трубы для создания опорной секции; размещение наполнителя на пересечении между опорной поверхностью первой трубки и секцией боковой стенки второй трубки; и удерживание первой и второй секций трубки вместе с наполнителем, в то время как тепло прикладывается к месту пересечения при температуре и в течение времени, достаточных для расплавления наполнителя и образования соединения.

Реализации этого примера могут включать в себя одну или несколько из следующих функций. Способ, при котором состояние седловидного или скошенного конца формируется на конце первой секции трубы, а вторая секция трубы имеет круглое поперечное сечение на пересечении. Способ, при котором состояние конца секции фланца с плоской кромкой формируется в первой секции трубы, а вторая секция трубы имеет секцию стенки на пересечении. Способ, при котором соединение конструируется и размещается так, чтобы иметь контакт с поверхностью, по крайней мере, в три раза больше, чем у самой тонкой части первой или второй удлиненной трубки.Метод, при котором соединение удовлетворяет правилу 3T. Метод, при котором присадочный материал выбирается из группы, включающей кремний-бронзу, алюминий-кремний, медь, латунь и бронзу.

Хотя раскрыто несколько вариантов осуществления, другие варианты осуществления раскрытия станут очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания, которое показывает и описывает иллюстративные варианты осуществления раскрытых устройств, систем и способов. Как будет понятно, раскрытые устройство, системы и способы допускают модификации в различных очевидных аспектах, все без отступления от сущности и объема раскрытия.Соответственно, чертежи и подробное описание следует рассматривать как иллюстративные по своему характеру, а не как ограничивающие.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку части трубы или трубы, в которой состояние конца соединительной системы сформировано на одном конце трубы, в соответствии с одним вариантом реализации.

РИС. 2 — вид в перспективе варианта осуществления, показанного на фиг. 1.

РИС. 3 — вид с торца состояния скошенного конца варианта осуществления по фиг.1.

РИС. 4 — вид сбоку отрезка трубки по фиг. 1, приваренный к перпендикулярному отрезку трубы или материала трубы.

РИС. 5 — вид в перспективе, соответствующий фиг. 4.

РИС. 6 — вид в перспективе куска присадочного материала, используемого при формировании сварного соединения с выступом системы соединения, показанной на фиг. 4 и 5.

РИС. 7 представляет собой вид сбоку части трубки или трубы альтернативного варианта осуществления соединительной системы, в которой состояние прямого конца сформировано на конце трубки или трубы согласно одному варианту реализации.

РИС. 8 представляет собой вид в перспективе трубы или трубы, показанной на фиг. 7.

РИС. 9 — вид с торца трубки или трубы, показанной на фиг. 7.

РИС. 10 — вид в перспективе куска присадочного материала, используемого при формировании сварного соединения системы соединения, согласно одному варианту реализации.

РИС. 11 — вид сбоку Т-образного соединения, образованного между отрезком трубы или трубкой, показанной на фиг. 7 и перпендикулярный кусок сплющенной трубы или материала трубы.

РИС. 12 — вид в перспективе, соответствующий фиг.11, согласно одной реализации.

РИС. 13 — частично прозрачный подробный вид, соответствующий фиг. 12, на котором показано сварное соединение согласно одному варианту реализации.

РИС. 14 — увеличенный вид в разрезе сварного соединения, образованного между трубой или трубой с прямым концом, показанными на фиг. 7-9 и перпендикулярный кусок трубки или трубы в соответствии с одним вариантом реализации.

РИС. 15 — вид в перспективе трубы или трубы, имеющей отверстие в корпусе, согласно одному варианту реализации.

РИС. 16 — дополнительный вид в перспективе трубы или трубы, имеющей отверстие, установленное в корпусе, согласно одному варианту реализации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Различные варианты осуществления, раскрытые или предполагаемые в данном документе, относятся к устройствам, системам и способам для формирования соединения, которые в совокупности именуются в данном документе «системой соединения». В различных реализациях соединительной системы состояние, отверстие или «состояние» формируется в отрезке трубы или трубы, что значительно увеличивает площадь поверхности, которая должна быть присоединена ко второму участку трубы или трубы.Увеличенная площадь поверхности упрощает процесс сварки и обеспечивает более прочное соединение.

Обращаясь к чертежам более подробно, на фиг. 1-3 изображают реализации системы 1 , имеющей трубу 10 , такую ​​как труба или другой известный удлиненный металлический участок, известный в области сварки. В этих реализациях труба 10 имеет круглое поперечное сечение, и первая труба 10 A и вторая 10 B заканчиваются. Как обсуждается ниже, возможно множество альтернативных реализаций.Следует принять во внимание, что раскрытые реализации системы соединения особенно подходят для соединения труб малого калибра или трубы 10 , и эти реализации позволяют даже относительно неквалифицированному сварщику быстро создавать прочные и надежные соединения без ошибок.

В реализациях по фиг. 1-3, на одном конце сформирован седловидный или скошенный конец 12 . 10 Секция трубки 10 . Понятно, что в различных реализациях это условие 12 может быть сформировано на одном или обоих концах 10 A, 10 B.В различных реализациях условие , 12, может быть сформировано квалифицированным специалистом в данной области техники путем «загибания» частей трубки (показанных в целом как 14 ) внутрь, чтобы сформировать фланец или опорную секцию 14 . Понятно, что эта опорная секция 14 обеспечивает большую площадь поверхности для соединения трубки 10 с другой металлической частью, такой как закругленная трубка, с образованием соединения, как показано на фиг. 4-5. В одном неограничивающем примере, если трубка 10 имеет диаметр 18, 1.66 дюймов OD, площадь поверхности соединения увеличена в пять раз, с 0,228 кв. Дюйма до 1,156 кв. Дюйма. Понятно, что возможно множество дополнительных вариантов калибровки и вариантов реализации.

Соответственно, понятно, что в этих реализациях материал опорной секции 14 (например, на конце 10 A трубки 10 или трубы, или в пределах длины трубы, как описано ниже) является загибают внутрь, образуя участок фланца 14 с большой площадью поверхности.Складывание материала опорной секции 14 вместо того, чтобы снимать ее, также устраняет острую кромку, что снижает риск выдувания отверстия во время процесса сварки. Вместо этого в этих реализациях создается закругленная поверхность в месте сгиба. Кроме того, сложенный материал опорной секции , 14, создает опору для процесса соединения согласно этим реализациям.

Кроме того, сложенный материал опорной секции 14 , согласно реализациям на фиг.1-3 и ниже представлена ​​дополнительная масса в месте соединения (показанная, например, на фиг. 4 под номером 20 ), которая обеспечивает поддержку сварочной ванны, создаваемой на сварном шве, что будет оценено специалистом. в искусстве.

Соответственно, как показано в реализациях на фиг. 4-5, при использовании можно образовать перпендикулярное соединение со вторым участком трубы или трубы 16 (фиг. 4 и 5). В этих реализациях, как лучше всего показано на фиг. 6, по существу плоский наполнитель 18 вырезается и формируется в виде диска или «листа» другой формы 18 , чтобы в целом соответствовать состоянию скошенного конца 12 .

При использовании затем к стыку прикладывают тепло с температурой и продолжительностью, достаточными для расплавления присадочного материала 18 , который используется для пайки с образованием паяного соединения 20 . В одной реализации наполнитель 18 представляет собой кремниевую бронзу. Понятно, что в качестве наполнителя 18 можно использовать многие другие материалы, некоторые неограничивающие примеры включают алюминий-кремний, медь, латунь, бронзу и тому подобное. Специалист в данной области техники оценит дополнительные примеры.

Здесь «пайка» — это процесс соединения двух или более металлов вместе с совместимым присадочным металлом путем плавления и заливки присадочного металла в соединение 20 . В этих применениях наполнитель 18 имеет более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы, и поэтому действует для связывания с соединенными трубами 10 , 16 . Понятно, что этот метод пайки отличается от традиционной дуговой сварки, поскольку он не плавит детали с образованием соединения 20 .Кроме того, понятно, что в этих реализациях конечное состояние , 12, и опорная секция (показанная, например, на фиг. 1-3 под номером 14 ) обеспечивают теплоотвод во время процесса сварки. Радиатор этих реализаций «тянет» или иным образом проводит тепло к острой кромке материала (показанной на фиг. 3 под номером 14 A), которая теперь находится вне предполагаемой «зоны сварного шва», как было бы понятно.

Так как металл присадочного материала 18 имеет более низкую температуру плавления, чем сплавленные основные металлы (здесь, как показывают первые 10 и вторые 16 трубки), присадочный материал 18 обычно имеет меньшую прочность, чем основные металлы (трубы 10 , 16 ), поэтому соединение получается более слабым, чем при традиционной дуговой сварке.Понятно, что для преодоления этой слабости Американское общество сварки создало правило, называемое правилом AWS 3T. Правило 3T гласит, что паяные сварные швы должны иметь как минимум в три раза больший контакт с поверхностью, чем самый тонкий соединяемый материал. При этом прочность присадочного металла 18 , вероятно, превысит прочность самого тонкого основного металла, который соединяется, и произойдет разрушение основного металла 10 , 16 . В результате применения правила 3T во многих областях применения не подходит для пайки из-за невозможности иметь трехкратный контакт с поверхностью.

Однако, как показано в реализациях на фиг. 4-5, наполнитель 18 в этих вариантах реализации вставлен в стык между гибкой трубкой 10 и второй частью трубки 16 .

В реализациях на фиг. 7-9, система соединения 1 труба 10 имеет «прямой» конец 12 . В этих реализациях конец 12 трубки 10 сплющен, например, путем обжатия.Следует понимать, что возможны многие другие способы уплощения или придания формы, так что конец , 12, расположен и / или сконструирован как «плоский».

В реализациях по фиг. 7-9, конечный материал (обычно обозначенный как 14 ) загибается внутрь, образуя расширенную внутрь фланцевую секцию 14 . Вместо того, чтобы иметь форму седла или выступа трубки 10 , эта секция фланца 14 представляет собой плоскую кромку, подходящую для соединения с трубой или трубой, имеющей плоскую боковую поверхность в месте соединения.

Опять же, часть присадочного материала 16 (фиг. 10) используется для образования перпендикулярного паяного соединения между трубкой 10 и второй частью трубки 18 (фиг. 11-14). Наполнитель 16 расположен между фланцевой секцией 14 и второй трубной частью 18 в месте соединения. Пока части трубок 10 и 18 удерживаются вместе, нагревается до температуры и в течение времени, достаточных для образования паяного соединения.Фланцевая секция , 14, значительно увеличивает поверхностный контакт между двумя секциями трубопровода, тем самым обеспечивая преимущества системы соединения.

В реализации системы 1 по фиг. 15-16, отверстие 15 может быть выполнено в теле трубки 10 , так что с ним создается просвет 17 . В этих реализациях отверстие 15 может быть сконструировано и размещено таким образом, что опорная секция 14 формируется вокруг просвета и по внешнему периметру отверстия 15 , как будет понятно специалисту в данной области техники. .В этих реализациях трубка 10 может быть соединена со второй трубкой (не показана) через присадочный материал 18 с использованием методов пайки, чтобы удовлетворить правилу 3T, как описано выше.

Еще одно преимущество системы соединения состоит в том, что она особенно подходит для роботизированной сварки. Роботы-сварщики не способны распознать перегрев, создаваемый традиционным методом справки, а также не могут реагировать и изменять положение так, как это может делать квалифицированный человек. Сложенная кромка системы соединения значительно снижает необходимость распознавать перегрев и реагировать на него, тем самым повышая пригодность и надежность роботизированной сварки.

Понятно, что различные реализации устраняют проблему несоответствия правилу 3T, обрабатывая НКТ или трубу 10 таким образом, чтобы у опорной секции 14 оставалась поверхность, которая может более чем вмещать параметры правила 3Т. Типичные перемычки, заглушки или сквозные отверстия для труб обеспечивают острую кромку или поперечное сечение материала в точке соединения и не позволяют соблюдать правило 3T, поскольку край или конец материала дает поперечное сечение, равное толщина материала.

В различных вариантах реализации, обсуждаемых здесь, материал на конце трубки или трубы 10 загибается внутрь для создания опорной секции 14 и, следовательно, поверхности, более чем в три раза превышающей толщину материала 10 . Кроме того, следует понимать, что эти варианты осуществления создают условия для капиллярного действия, которое дополнительно втягивает припой в соединение или соединение 20 . Для дальнейшего улучшения сварного соединения 20 загнутый край опорной секции 14 создает теплоотвод, который заставляет тепло, прикладываемое в процессе пайки, течь к острой внутренней кромке материала.Этот радиатор обеспечивает надлежащее плавление припоя и усиливает капиллярное действие, притягивая текучий материал к самой горячей точке. Это действие создает повторяемый процесс пайки, который соответствует правилу AWS 3T и превышает его. Также понятно, что баланс тепла между двумя соединяемыми деталями лучше уравновешивается, и риск прожигания значительно снижается.

К преимуществам системы соединения можно отнести то, что она снижает стоимость создания сварных соединений, снижает навыки, необходимые для выполнения сварных соединений, увеличивает прочность сварных соединений и повышает надежность формирования сварных соединений. без ошибок.

Хотя раскрытие было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что могут быть сделаны изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема раскрытых устройств, систем и способов.

Структура и характеристики труб из короткого стекловолокна / полиэтилена высокой плотности / полипропилена, экструдированных с использованием комбинированного поля напряжений при сдвиге и вытяжке

Материалы 2019,12, 1323 11 из 12

18.

Tang, K .; Xin, C .; Zhang, C .; Ян, Б .; Ren, F .; Хе, Ю. Влияние PP-g-MAH на свойства непрерывных волокон

армированных полипропиленовых композитов. Китай. Пласт. Ind. 2015,43, 83–86.

19.

Nayak, S.K .; Mohanty, S .; Самал, С.

Влияние межфазной адгезии на структурное и механическое поведение гибридных композитов ПП-банан / стекло. Polym. Compos. 2010, 31, 1247–1257. [CrossRef]

20.

Yuan, Y .; Хуанг, М. Эффекты вращения шнека на стекловолокне в матрице и свойства композитов PP / GF.

Чайна Пласт. 2017,31, 36–41.

21.

Li, M .; Chen, Y .; Chen, R .; Хуанг, А. Разработка и применение высокоэффективных армированных волокном полипропиленовых композитов

. Чайна Пласт. Инд. 2014 г., 42, 113–117.

22.

Karger-Kocsis, J .; Czig

á

ny, T. Межфазное влияние на динамические механические свойства уточного трикотажного стекла

полипропиленовые композиты, армированные волокнистой тканью, произведенные из смешанных нитей.Прочность на растяжение и изгиб

. Прил. Compos. Матер. 1997,4, 209–218. [CrossRef]

23.

Bai, C .; Zou, L. Краткий анализ полиэтиленовой трубы на гидростатическую прочность. Railw. Energy Sav.

Окружающая среда. Защищать. Ок. Saf. Здоровье 2007 г., 34, 14–18.

24.

Алтан, М .; Демирчи, М. Влияние параметров процесса на толщину сдвигового слоя в формованном под давлением короткостеклянном полипропилене

, армированном волокном. Int. Polym. Proc. 2018,33, 714–720.[CrossRef]

25.

Fu, S .; Mai, Y .; Lauke, B .; Yue, C. Синергетический эффект на вязкость разрушения гибридных композитов из короткого стекловолокна и

из полипропилена, армированного коротким углеродным волокном. Матер. Sci. Англ. 2002, 323, 326–335. [CrossRef]

26.

Asano, T .; Имаидзуми, К .; Tohyama, N .; Йошида, С. Исследование кристаллизации из расплава полипропилена

методом температурного наклона. J. Macromol. Sci. В 2004,43, 639–654. [CrossRef]

27.

Ausias, G .; Agassant, J.F .; Винсент, М. Расчеты потока и ориентации волокон в экструдированных трубах из армированного термопласта

. Int. Polym. Proc. 1994,9, 51–59. [CrossRef]

28.

Kruijer, M.P .; Warnet, L.L .; Аккерман Р. Анализ механических свойств армированной трубы из термопласта

(РТП). Compos. Часть А Прил. Sci. Manuf. 2005 г., 36, 291–300. [CrossRef]

29.

A

s

,

чилийский, I.; Илиеску, М .; Ciont, N .; Джурка, И. Неблагоприятное влияние уличного движения на водораспределение

трубопроводов. Water 2018,10, 1086. [CrossRef]

30.

Othman, A .; Abdullah, S .; Ari ffi n, A.K .; Мохамед, Н.А.Н. Исследование квазистатического осевого раздавливания

трубок квадратного сечения из пултрузионного композита, наполненного полимерным пенопластом. Матер. Des.

2014

, 63, 446–459.

[CrossRef]

31.

Zhang, P .; Gui, L .; Вентилятор, З.; Yu, Q .; Ли, З. Конечно-элементное моделирование квазистатического осевого дробления плетеных композитных труб

. Комп. Матер. Sci. 2013,73, 146–153. [CrossRef]

32.

McGregor, C .; Vaziri, R .; Poursartip, A .; Сяо, X. Осевое дробление композитных труб с трехосной оплеткой при квазистатических и динамических скоростях

. Compos. Struct. 2016, 157, 197–206. [CrossRef]

33.

Siromani, D .; Awerbuch, J .; Тан Т. Моделирование с помощью метода конечных элементов поведения при раздавливании тонкостенных труб из углепластика

при осевом сжатии.Compos. Часть B англ. 2014,64, 50–58. [CrossRef]

34.

Tarakçio glu, N .; Gemi, L .; Япичи, А. Поведение стекла / эпоксидной смолы при усталостном разрушении

±

55 труб с филаментной намоткой при внутреннем давлении

. Compos. Sci. Technol. 2005,65, 703–708. [CrossRef]

35.

Lang, R.W .; Стерн, А .; Доернер, Г. Применимость и ограничения текущих моделей прогнозирования срока службы для труб из термопласта

под внутренним давлением. Макромол.Матер. Англ. 1997, 247, 131–145.

36.

Hutaˇr, P .; Ševˇc

№

k, M .; N

á

hl

í

k, L .; Пинтер, G .; Франк, А .; Митев И.И. Численная методика оценки ресурса

напорных труб из ПНД. Англ. Фракт. Мех. 2011,78, 3049–3058. [CrossRef]

37.

Li, H .; Gao, B .; Dong, J .; Фу Ю. Влияние сварки на рост трещин и оценка срока службы полиэтиленовых труб.

Полим.Тестовое задание. 2016,52, 24–32. [CrossRef]

38.

Silva, R.D .; Hilditch, T .; Бирн, Н. Оценка целостности полиэтиленовых труб в эксплуатации. Polym. Тестовое задание.

2018,67, 228–233. [CrossRef]

39.

Kratochvilla, T.R .; Франк, А .; Пинтер, Г. Определение поведения медленного роста трещин в напорных трубах из полиэтилена

с помощью испытания на растрескивание круглого стержня. Polym. Тестовое задание. 2014,40, 299–303. [CrossRef]

40.

Poduška, J .; Hutaˇr, P .; Куцера, Дж.; Франк, А .; Сад

№

лек, Дж .; Пинтер, G .; N

á

hl

í

k, L. Остаточные напряжения в полиэтиленовых трубах

. Polym. Тестовое задание. 2016,54, 288–295. [CrossRef]

41.

Barker, M.B .; Bowman, J .; Бевис, М. Характеристики и причины разрушения полиэтиленовых труб, подверженных

постоянным и колеблющимся нагрузкам внутреннего давления. J. Mater. Sci. 1983,18, 1095–1118. [CrossRef]

42.

Zhao, Y.; Choi, B.-H .; Чудновский А.А. Определение характеристик усталостного растрескивания трубного полиэтилена марки

на образцах с круглыми надрезами. Int. J. Усталость. 2013,51, 26–35. [CrossRef]

Полипропилен, полученный литьем под давлением (IMPP) | Индукционный нагрев трубопровода

По мере освоения более глубоких морских месторождений параметры эксплуатации трубопровода становятся все более сложными. Более глубокие воды стали свидетелями использования современных материалов для покрытия труб. Многослойные полипропиленовые системы широко используются для обеспечения надлежащей теплоизоляции для поддержания характеристик потока в трубопроводах и выкидных линиях.

После сварки магистральных труб на область сварного шва также наносится теплоизоляция, характеристики которой аналогичны характеристикам покрытия, нанесенного на трубопроводные трубы на заводе. Теплоизоляция из литого под давлением полипропилена (IMPP) широко используется, сочетая низкий общий коэффициент теплопередачи (OHTC) с возможностью работать при высоких рабочих температурах (140 ° C).

Оборудование и процессы IMPP компании PIH спроектированы и изготовлены с учетом параметров и требований проекта:

  1. Толщина (значения U) и ширина полосы (объем материала)
  2. Конфигурация огневой линии или рабочей станции и занимаемая площадь
  3. Целевое время цикла установки

В PIH работает группа инженеров и техников, занимающихся поставкой ряда решений IMPP для сварных соединений и нестандартных фитингов (отводов, катушек, труб).

Компания PIH накопила обширный опыт в установке системы IMPP в составе морских барж-трубоукладчиков для конфигураций S-Lay и J-Lay, а также в местах расположения катушек на суше.

Оборудование и процессы IMPP компании PIH также используются на производственных площадках для нанесения IMPP на катушки. Опыт реализации проекта также включает применение IMPP для отводов и фитингов
.

Основные характеристики IMPP

  • Системы полевых стыков IMPP совместимы с тонкопленочными и многослойными полипропиленовыми покрытиями для трубопроводов, наносимыми на заводе-изготовителе.
    • Стандартное тонкопленочное 3-х слойное полипропиленовое покрытие
    • Многослойные полипропиленовые системы
  • Несжимаемые полипропиленовые материалы, подходящие для более глубоких водоемов
  • Сравнимые теплоизоляционные характеристики с заводским изоляционным покрытием
  • Подходит для рабочих температур до 140 ° C
  • Подходит для полевых швов, включая манжеты J-Lay

Применение IMPP
Компания PIH разработала оборудование и процессы для эффективного применения системы IMPP.

Система IMPP

  1. Подготовка поверхности и заводское покрытие
  2. Грунтовочный слой: слой порошка и сополимера Fusion Bonded Epoxy (FBE)
  3. Заводское покрытие с предварительным нагревом (фаска и зона перекрытия)
  4. IMPP различной толщины (значение U)
  5. Закалочная

IMPP Оборудование и процессы
После нанесения FBE и слоя сополимера заводское покрытие готовится и нагревается с использованием запатентованной системы нагрева PIH.

Полипропиленовый материал наносится методом впрыска в специальную форму, специально изготовленную с учетом параметров зоны сварного шва: диаметра, ширины полосы и толщины материала.

Формы имеют встроенное охлаждение для оптимизации отверждения и обеспечения адекватной «нагрузки на валки».

Команда IMPP компании

PIH на ранних этапах обсуждает проект с клиентом, чтобы понять результаты проекта и разработать оптимальное оборудование и процессы для проекта.

No related posts.

alexxlab

Поalexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *