周兴汶,黄永德,何鹏,陆青松,陈玉华

• 1:南昌航空大学航空制造工程学院
• 2:哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室
• 3:浙江银轮机械股份有限公司

摘要(Abstract)：

从整车试验中发生内漏的304不锈钢换热器失效问题入手,采用宏观检查、金相检验、能谱分析和有限元仿真模拟方法,从组织形貌、合金元素扩散、应力集中等角度分析了不锈钢换热器钎焊接头的失效原因,讨论了不等间隙接头的形成原因及对接头应力集中情况的影响。结果表明:换热器失效原因为产品凸台处钎焊接头发生疲劳断裂,裂纹在钎缝圆角处萌生,并在剪应力作用下扩展至钎缝下侧界面,随后沿强度相对较低的钎焊界面进一步扩展。钎焊过程中接头成形较好,无明显焊接缺陷。但由于焊前装配误差造成凸台位置接头钎焊间隙不等,工况下局部位置的应力集中使得接头服役寿命有所降低。

关键词(KeyWords)： 不锈钢换热器;钎焊;仿真模拟;失效分析;应力集中;不等间隙

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(51365044);; 江西省研究生创新基金(YC2015-S318);; 郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室开放基金(SKLABFMT201404)

作者(Author): 周兴汶,黄永德,何鹏,陆青松,陈玉华

DOI: 10.13289/j.issn.1009-6264.2017.01.021

参考文献(References)：

• [1]钱颂文.换热器设计手册[M].北京:化学工业出版社,2006.
• [2]谷海明,唐新华.不锈钢真空钎焊工艺特点及其应用[J].热加工工艺,2011,40(23):164-167.GU Hai-ming,TANG Xin-hua.Process characteristics of vacuum brazing for stainless steel and its application[J].Hot Working Technology,2011,40(23):164-167.
• [3]Poblano-Salas C A,Barceinas-Sanchez J D O,Sanchez-Jimenez J C.Failure analysis of an AISI 410 stainless steel airfoil in a steam turbine[J].Engineering Failure Analysis,2011,18(1):68-74.
• [4]陈伟婧,刘宏,何鹏,等.不锈钢EGR冷却器钎焊结构断裂分析[C]//全国钎焊及特种连接技术交流会,2008.
• [5]陈定华,钱乙余,李严.钎焊填缝机理的研究—不等间隙钎焊时钎料填缝过程研究[J].焊接学报,1981,2(1):1-8.CHEN Ding-hua,QIAN Yi-yu,LI Yan.The mechanism of flow of filler metal into brazing space-investigating the flow characteristics of liquid filler metal in an unparallel clearance[J].Transactions of The China Welding Institution,1981,2(1):1-8.
• [6]宋文明,杨贵荣,郭志军,等.固定管板换热器管板泄露失效分析[J].材料热处理学报,2014,35(12):107-113.SONG Wen-ming,YANG Gui-rong,GUO Zhi-jun,et al.Failure analysis of the leaking of fixed tube-sheet heat exchanger[J].Transactions of Materials and Heat Treatment,2014,35(12):107-113.
• [7]熊金平,左禹,胡定铸.波纹不锈钢换热板腐蚀开裂失效分析[J].腐蚀科学与防护技术,2005,17(6):435-437.XIONG Jin-ping,ZUO Yu,HU Ding-zhu,Failure analysis for corrosion cracking of a heat-exchanger of stainless steel[J].Corrosion Science and Protection Technology,2005,17(6):435-437.
• [8]高飞,胡琴珠,涂勇,等.铝合金板翅式散热器钎焊结构疲劳失效分析及改进[J].热加工工艺,2011,40(15):167-169.GAO Fei,HU Qin-zhu,TU Yong,et al.Fatigue invalidation analysis and improvement of brazing structure of bar-plate-fin cooler[J].Hot Working Technology,2011,40(15):167-169.
• [9]李鹤林.失效分析的任务、方法及其展望[J].理化检验:物理分册,2005,41(1):1-6.LI He-lin.The role,methods of failure analysis and its prospects[J].Physical Testing and Chemical Analysis Part A:Physical Testing,2005,41(1):1-6.
• [10]Chen H,Gong J,Geng L,et al.Numerical analysis of thermal deformation and residual stress for the brazed plate-fin structure[J].American Society of Mechanical Engineers,Pressure Vessels and Piping Division(Publication)PVP,2006:373-381.
• [11]陆明炯.实用机械工程材料手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2004.
• [12]蒋文春,巩建鸣,涂善东.304不锈钢钎焊板翅结构疲劳断裂机理分析[J].焊接学报,2010,31(4):45-48.JIANG Wen-chun,GONG Jian-ming,TU Shan-dong.Analysis of fatigue fracture mechanism for brazed 304 stainless steel plate-fin structure[J].Transactions of The China Welding Institution,2010,31(4):45-48.

文章评论(Comment)：