Изготовление плакированных листов для высокотемпературной пайки узлов теплообменной аппаратуры

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

163

УДК 621.775 
DOI 10.12737/8153 

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛАКИРОВАННЫХ ЛИСТОВ ДЛЯ 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ УЗЛОВ ТЕПЛООБМЕННОЙ 

АППАРАТУРЫ 

Еремеев Николай Владимирович (доцент, к.т.н.) 

Степанов Владимир Вячеславович (доцент, к.т.н.) 

 Бекетов Андрей Борисович (доцент, к.т.н.) 

ФГБОУ ВПО  "МАТИ – Российский  государственный  

технологический университет   имени  К.Э. Циолковского" 

121552, г. Москва,  Оршанская ул., д.3, тел. (499) 141-94-53.  Е-mail: tomd@mati.ru 

 

В работе рассматриваются вопросы получения плакированных листов с исполь
зованием припоя АЛ10Г для высокотемпературной вакуумной пайки пластинчато
ребристых теплообменников. Приведены металлографические исследования плакиро
ванных листов, макетные образцы паяных конструкций. 

 

В настоящее время теплообменная аппаратура находит широкое 

применение в различных отраслях промышленности. Вместе с этим воз
растающие условия эксплуатации современного оборудования приводят к 

необходимости использования новых конструкционных материалов с вы
соким комплексом механических и коррозионных свойств. Среди таких 

материалов для изготовления теплообменников интерес представляют кон
струкционные алюминиевые сплавы на основе системы Al-Si-Mg (напри
мер, АД31) и сплавы, легированные скандием, например, 01515, 01523. 

Вместе с этим использование данных сплавов осложняется из-за низкой 

температуры солидус (для сплава АД31 – 595 оС), что затрудняет примене
ние высокотемпературной пайки стандартными припоями на основе эвтек
тического силумина (например, Сил-1С), поскольку минимальная темпера
тура пайки данными припоями составляет 590-595 оС. В результате в про
цессе пайки существует высокая вероятность пережога основного металла 

Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

164

и снижение его механических свойств, в особенности пластичности. Для 

решения этой проблемы в настоящее время разработан ряд припоев на ос
нове системы Al-Si-Ge (Ал10Г, Ал12Г), позволяющий проводить пайку 

при температурах 570-580 оС.  

Данные припои в настоящее время изготавливаются в компактном 

виде, что накладывает ограничение на номенклатуру изготавливаемых из
делий. Так, в частности, оказывается сложным обеспечить получение каче
ственного паяного соединения пластинчато-ребристых теплообменников 

из-за большого количества паяных соединений с небольшой протяжённо
стью. Кроме этого, вследствие малой толщины стенок рабочих каналов 

(обычно не более 0,5 мм) при избытке припоя может происходить раство
рение основного металла в припое, что приводит к нарушению герметич
ности каналов теплообменника. В связи с этим для получения таких кон
струкций наиболее эффективно применять припой в виде плакирующего 

слоя на основной материал конструкции, что позволит обеспечить равно
мерное распределение припоя по всему соединению. 

На основании этого были проведены исследования по возможности 

получения листов из конструкционных алюминиевых сплавов АД31 и 

01515, плакированных припоем Ал10Г. Для проведения экспериментов ис
пользовались сплавы АД31 и 01515 стандартного сортамента толщиною 2 

мм в отожженном состоянии. Изготовление припоя для плакировки осу
ществлялось последовательно горячей прокаткой из литой заготовки с 

толщины 10 мм до 1 мм и холодной прокаткой до окончательной толщины 

0,2 мм. Проведённые эксперименты показали, что горячая прокатка заго
товки припоя с первоначальной степенью деформации 60 % приводит к 

появлению трещин на образцах после 2-3 проходов, что связано с низкой 

пластичностью сплава. Снижение первоначальной степени деформации 

слитка до 40-45 % позволило устранить образование трещин при прокатке. 

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

165

Для получения плакированного листа припой Ал10Г (толщиною 0,2 

мм) с основным материалом собирался в пакет, в котором припой распола
гался с одной стороны. Собранный пакет подвергался горячей прокатке со 

степенью деформации при первом проходе 40-45 %. Внешний осмотр по
лученного листа не выявил растрескиваний или отслоение плакирующего 

покрытия в основной части заготовки. Последующая горячая прокатка за
готовок позволила получить листы из сплавов АД31 и 01515, плакирован
ные припоем Ал10Г, толщиной 0,8-1 мм (толщина плакирующего слоя по 

длине листа составляла 0,07-0,08 мм). 

Для определения сцепления плакированного слоя с основным мате
риалом проводились металлографические исследования полученных ли
стов (рис. 1). В результате проведённых исследований на всех образцах 

наблюдалось образование связей между основным металлом и плакирую
щим слоем, отслоений в основной зоне плакированного листа обнаружено 

не было. 

х125 

Рис. 1. Структура листа из сплава АД31 (1), плакированного 

припоем Ал10Г (2). 

Полученные плакированные листы на основе сплавов АД31 и 01515 

опробовались 
для 
изготовления 
макетных 
образцов 
пластинчато
1

2

Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

166

ребристых теплообменников методом высокотемпературной пайки. Для 

проведения сравнительных исследований макетные образцы также изго
тавливались из широко применяемого плакированного листа Ц1 (сплав 

АМц, плакированный эвтектическим силумином) толщиною 1 мм. Внут
ренний гофрированный профиль и боковые планки для всех образцов из
готавливались из сплава АМц. 

Пайка проводилась в вакуумной печи в парах магния при вакууме  

10-4 Па. Температура пайки при использовании припоя на основе эвтекти
ческого силумина составляла 605-610 оС при использовании припоя  

Ал10Г – 560-565 оС. Температура выдержки при пайке составляла 10 мин. 

Для образцов, выполненных из сплава АД31, после пайки производилась 

закалка на воздухе с последующим искусственным старением конструкции 

при температуре 170 оС в течение 12 часов. Визуальным осмотром уста
новлено, что по качеству паяных соединений использование полученных 

плакированных материалов соответствует широко применяемому материа
лу Ц1 (рис. 2). Дефектов типа непропаев обнаружено не было. 

 

 

 

 

 

Рис. 2.  Макет пластинчато-ребристого теплообменника, 

выполненного из сплава 01515 с плакированным припоем Ал10Г. 

 

В результате проведённых исследований была установлена возмож
ность получения плакированных листов из конструкционных алюминие
вых сплавов с использованием припоев на основе системы Al-Si-Ge. Раз
работана технология изготовления плакированных листов толщиною до 

0,8-1 мм.