Технологія та експериментальне устаткування для виготовлення плоских деталей теплообмінних апаратів зі сферичними інтенсифікаторами тепловіддачі

Abstract

Удосконалення теплообмінного обладнання є одним з ключових напрямів підвищення енергоефективності в промислових і енергетичних системах. Особливої актуальності набувають технології виготовлення тонкостінних теплообмінних елементів з рельєфною поверхнею, що забезпечує інтенсифікацію тепловіддачі. Одним із перспективних рішень є застосування плоских деталей із сферичними виступами, формування яких потребує високої точності та стабільності геометричних параметрів. У статті розглянуто технологію профілювання таких деталей з використанням процесу профілювання з поздовжнім розтягом. На відміну від традиційних методів формоутворення, зокрема штампування та волочіння, запропонований підхід дозволяє зменшити енергозатрати, уникнути залишкових деформацій і підвищити повторюваність геометрії профілю. Ключовим технологічним фактором є кероване зусилля розтягу, що накладається на заготовку під час проходження профілювальних роликів. Експериментально встановлено, що оптимальний результат досягається при рівні напружень, що становить 85–95 % від границі текучості матеріалу, саме в цьому діапазоні формується якісний рельєф без хвилястості в зонах утворення сферичних виступів та на кромках, поздовжня кривизна відповідає значенням передбаченим правкою розтягом. Описано конструкцію та принцип роботи експериментального устаткування – профілювальної установки, надано її технічні характеристики та загальний вигляд. Виготовлення дослідних партій профілів на експериментальній установці із рулонної латунної штаби шириною 74 мм та товщиною 0,4 мм підтвердило можливість виготовлення профілів зі сферичними виступами послідовною локальною формозміною при дії поздовжнього розтягу та дозволило уточнити технічні вимоги, необхідні для проектування дослідно-промислової профілювальної установки. Запропонована технологія підтверджена практичними результатами та має потенціал для впровадження у серійне виробництво теплообмінних елементів. Вона може бути адаптована до виготовлення деталей із різними типами рельєфу та використана в суміжних галузях машинобудування таких, як включно з авіаційна, енергетична й суднобудування.