PL207358B1

PL207358B1 - Sposób zwiększania powierzchni wymiany ciepła elementów metalowych

Info

Publication number: PL207358B1
Application number: PL388550A
Authority: PL
Inventors: Grabas Bogusław
Original assignee: Politechnika Swietokrzyska
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2010-12-31
Also published as: PL388550A1; UA103770C2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania powierzchni wymiany ciepła elementów metalowych lub wykonanych ze stopów metali.

Radiatory i wymienniki ciepła stanowią istotny element pracy wielu urządzeń przemysłowych (np. układy elektroniczne, klimatyzatory, układy chłodzenia reaktorów jądrowych) czy domowego użytku (np. komputery osobiste, odbiorniki RTV). Odpowiednio przygotowane powierzchnie tych urządzeń odbierają ciepło od elementów pracujących i przekazują to ciepło czynnikowi chłodzącemu stykającemu się z tymi powierzchniami. Czynnik chłodzący może odbierać ciepło bez lub ze zmianą fazy.

Wraz z postępującą miniaturyzacją urządzeń przemysłowych coraz większego znaczenia nabiera problem odprowadzania dużych strumieni ciepła przez powierzchnię.

Z polskiego opisu patentowego PL201106 znany jest sposób zwiększania powierzchni wymiany ciepła elementów metalowych, lub wykonanych ze stopów metali, który charakteryzuje się tym, że dokonuje się przetopienia powierzchni w obecności kanalika parowego powstałego w wyniku działania skoncentrowanej wiązki laserowej. Przetopienia dokonuje się strumieniem plazmy lub wiązką elektronową. Sam proces przetopienia prowadzony jest w sposób impulsowy, pulsacyjny lub ciągły. Przetopienie prowadzone jest z wytworzeniem lica i grani przetopu lub też z wytworzeniem podcięcia lica przetopu.

Celem wynalazku jest wykorzystanie techniki przetapiania, która to technika w prosty sposób umożliwia wytworzenie na powierzchni struktur odznaczających się równocześnie zwiększoną chropowatością i powierzchnią wymiany ciepła.

Istota rozwiązania, według wynalazku polega na tym, że jednocześnie podczas przetapiania element poddaje się wibracji. Parametry wibracji dobiera się tak, aby były jednakowe dla każdego punktu elementu.

Wynalazek pozwala na uzyskanie w jednej operacji kilkakrotnego zwiększenia powierzchni wymiany ciepła.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez przetop poddany wibracji, fig. 2 - przekrój A-A z fig. 1, fig. 3 przekrój poprzeczny przez przetop poddany wibracji o innych parametrach wiązki laserowej niż pokazany na fig. 1, fig. 4 - przekrój B-B z fig. 3, fig. 5 - zarys grzbietu lica przetopu z fig. 1, fig. 6 - zarys grzbietu lica przetopu z fig. 3, a fig. 7 - zarys grzbietu lica przetopu nie poddawanego wibracji.

Przetop pokazany na fig. 1 i fig. 2 był poddany wibracji o parametrach: częstotliwości f = 180 Hz przy amplitudzie około 3 mm. Parametry przetopu wynosiły: moc lasera 3000 W i prędkość przesuwu wiązki

1500 mm/min. Powierzchnia przetopu, według PN 87 - M/ -0425/2, charakteryzuje się chropowatością o wskaźnikach odpowiednio R_z = 65,7 μm i R_c = 48,3 μm. Zarys grzbietu lica przetopu obrazuje fig. 5.

W przypadku pokazanym na fig. 3 i fig. 4 przetop był realizowany przy parametrach wibracji: częstotliwości f = 180 Hz i amplitudzie około 3 mm oraz parametrach przetopu: moc lasera 3000 W i prędkości przesuwu wiązki 1000 mm/min.

Powierzchnia przetopu, według PN 87 - M/ - 0425/2, charakteryzuje się chropowatością o wskaźnikach odpowiednio R_z = 98 μm i R_c = 77,6 μm. Zarys grzbietu lica przetopu obrazuje fig. 6.

Dla porównania, na fig. 7, przedstawiono zarys lica przetopu nie poddawanego wibracji. Parametry przetopu: moc lasera 3000 W, prędkość przesuwu wiązki laserowej 1500 mm/min. W tym przypadku powierzchnia przetopu, według PN 87 - M/ - 0425/2, charakteryzuje się chropowatością o wskaźnikach odpowiednio R_z = 12 μm i R_c = 8,77 μm.

We wszystkich przypadkach pomiar grzbietu lica przetopów dokonywany był przy użyciu profilometru stykowego Talysurf 4.

Przetopy poddane wibracji posiadają zdecydowanie, kilkakrotnie, wyższe parametry określające chropowatość a tym samym kilkakrotnie zwiększoną powierzchnię wymiany ciepła.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zwiększania powierzchni wymiany ciepła elementów metalowych, lub wykonanych ze stopów metali, w którym dokonuje się przetopienia powierzchni w obecności kanalika parowego, znamienny tym, że jednocześnie podczas przetapiania element poddaje się wibracji.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że parametry wibracji, częstotliwość i amplitudę, dobiera się tak aby były jednakowe dla każdego punktu elementu.