CN103459085B

CN103459085B - 钎焊环

Info

Publication number: CN103459085B
Application number: CN201280007954.4A
Authority: CN
Inventors: J.L.琼斯; L.F.阿维拉; L.D.霍夫曼; J.M.托马斯; E.康克勒; T.安德雷彻克
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-02-06

Abstract

提供了钎焊环，其包括环材料，所述环材料包括具有第一熔点的铝‑锌‑硅合金和容纳在环材料内具有第二熔点的助熔剂材料，所述第二熔点基本上低于所述第一熔点，所述环材料被如此形成以至所述助熔剂材料向外暴露于热源，如此一旦受热，助熔剂材料便先于所述环材料熔化。

Description

钎焊环

技术领域

本文公开的主题涉及自动钎焊系统，更具体地涉及具有钎焊环的自动钎焊系统。

背景技术

空调和热泵中使用的圆管和平板翅片换热器(RTPF)通常包括插入密集布置的翅片包中的一系列长″U″型管。然后，形成的管(称作发卡状物)通过钎焊就位回转弯头在相对端彼此形成环形(连接)。小批量生产时，管被手动钎焊。然而，这种人工钎焊过程依赖操作员，容易产生较高缺陷率且在大批量生产环境中难以接受。因此，当产生率变得足够高时，存在使钎焊过程自动化的成本理由。

常规的RTPF换热器通常具有铜管和铝翅片，由于钎焊材料和铜管的熔点之间较宽的温度范围，因此相关的钎焊过程并不太苛刻。另一方面，铝管和铝翅片的钎焊自动化较新，要求相对较高的钎焊质量和精度以保证可与铜/铝RTPF相比较的泄露/缺陷率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了钎焊环，且钎焊环包括环材料，其包括具有第一熔点的铝-锌-硅合金和容纳在环材料内具有第二熔点的助熔剂材料，第二熔点低于第一熔点，环材料被如此形成以至助熔剂材料暴露于热源，如此一旦受热，助熔剂材料便先于环材料熔化。

根据本发明的另一个方面，提供了自动钎焊系统，其包括可伸缩地装配以限定第一和第二环形空间的第一和第二管状构件以及可装配到第二环形空间中的钎焊环，且钎焊环包括环材料，所述环材料包括具有第一熔点的铝-锌-硅合金和容纳在环材料内且具有第二熔点的助熔剂材料，第二熔点低于第一熔点，环材料被如此形成以至助熔剂材料暴露于热源，如此一旦受热，助熔剂材料便先于环材料熔化。

根据本发明的再另一个方面，提供了自动钎焊系统，其包括具有管状部分和位于其端部的张开部分的第一铝管状构件、可伸缩地装配到张开部分和管状部分中以限定第一和第二环形空间的第二铝管状构件，和可装配到第二环形空间中并包括环材料的钎焊环，所述环材料包括具有第一熔点的铝-锌-硅合金和容纳在环材料内具有第二熔点的助熔剂材料，第二熔点低于第一熔点，环材料被如此形成以至助熔剂材料暴露于热源，如此一旦受热，助熔剂材料便先于环材料熔化。

根据以下结合附图的描述描述，这些和其它优点和特征将变得更明显。

附图说明

尤其指出了被认为是本发明的主题，且在说明书结论中的权利要求里清楚地要求保护该主题。根据以下结合附图的详细说明，本发明的前述和其它特征以及优点会很明显，其中：

图1是根据实施方案的具有钎焊环的自动钎焊系统的剖视图；

图2是根据可选的实施方案的钎焊环的剖面图；

图3是根据进一步可选的实施方案的钎焊环的剖面图；和

图4是根据再进一步可选的实施方案的钎焊环的剖面图。

以下参照附图通过实例的方式详细说明解释本发明的实施方案以及优点和特征。

具体实施方式

参考图1，提供了自动钎焊系统10，其包括第一管状构件20、第二管状构件30和钎焊环40。第一管状构件20可以是设置在圆管板翅片(RTPF)换热器内的U型管的端部，并具有管状部分21和张开部分22。管状部分21基本上为直径基本均匀的圆筒。张开部分22从管状部分21的端部向外张开，且其直径沿其长度增大。在一些配置中，张开部分22将被提升至管状部分21之上。第二管状构件30可以是回弯管的端部部分，RTPF换热器的相邻U型管通过回弯管流体地连通。第二管状构件30可伸缩地装配到第一管状构件20的张开部分22和管状部分21中以形成连接部45。

第一管状构件20还包括位于管状部分21的第一内向表面211和位于张开部分22的第二内向表面212。类似地，第二管状构件30还包括外向表面301。如此，利用以上描述的配置，第二管状构件30在第一管状构件20中的伸缩装配分别限定出第一和第二环形空间50和60。第一环形空间50限定在位于第一管状构件20的管状部分21处的第一内向表面211和外向表面301之间。第二环形空间60限定在位于第一管状构件20的张开部分22处的第二内向表面212和外向表面301之间。如上所述，在一些配置中，第二环形空间60将被提升至第一环形空间50之上。

在一些实施方案中，第一和第二管状构件20和30可由铝和/或铝合金形成，如此钎焊过程应在较窄的温度/时间范围内进行以确保高品质和高精度的钎焊。

钎焊环40可装配到第二环形空间60内，如此其可悬挂于第一环形空间50之上。钎焊环40包括环材料41和助熔剂材料42，后者容纳在环材料41之内。在钎焊过程中，助熔剂材料42将第一和第二内向表面211和212以及外向表面301上的氧化物清除从而促进高品质和高精度钎焊过程的执行。

环材料41可包括，例如铝-锌-硅(AlZiSi)。根据示例性实施方案，环材料41可包括大约72％±7％(68-76％)的铝、大约20％±7％(16-24％)的锌和大约(4-12％)8％±7％的硅，助熔剂材料42的最小重量大约为0.08克，其最大重量大约为0.25克(重量在0.3克和0.6克之间)，而环材料41的最小重量大约为0.348克，其最大重量大约为0.6克(重量在0.08克和0.25克之间)。环材料41与助熔剂材料42的比例可以是大约70-85％至15-30％，或更具体地，大约71-81％至大约19-29％。铝-锌-硅合金的使用保证了助熔剂材料42和环材料41的熔点相差很大，因此助熔剂材料42将会倾向于在环材料41之前熔化。这尤其适合铝-铝钎焊，其中钎焊的温度范围相对较窄，且环材料41和助熔剂材料42各自的熔点处于温度范围的两端。

助熔剂材料42一般可难于形成给定的特定形状，比如环形环。此外，一旦助熔剂材料42形成那些形状，该形状容易损坏，或在装运、处理和/或钎焊过程准备期间失效。环材料41用于容纳处于给定特定形状的助熔剂材料42，如此可避免损坏和/或失效。例如，在助熔剂材料42将被形成环形环的情况下，环材料41可被形成围绕该环的环形槽。

环材料41具有至少第一部分411和第二部分412。第二部分412可基本上大于第一部分411。环材料41形成环状，如此助熔剂材料42便容纳在环材料41内的环形空间里，并向外暴露。因此，助熔剂材料42比环材料41更暴露于热源，第一部分411比第二部分412更暴露于热源。结合助熔剂材料42的熔点低于环材料41的熔点这一事实，应理解，一旦被加热，助熔剂材料42会在任何环材料41熔化之前熔化。如此，熔化的助熔剂材料42先于任何熔化的环材料41流入第一环形空间50。

熔化的助熔剂材料42通过毛细管作用流入第一环形空间50。因此，熔化的助熔剂材料42的流速保持相对较慢以促进适当的清洗和钎焊过程。在一些实施方案中，熔化的环材料41基本上被防止流入第一环形空间50。

在一定量的熔化的环材料41和熔化的助熔剂材料42一同进入或先于其进入第一环形空间50的情况下，其量可限于第一部分411(其比第二部分412更暴露于热源)的量。如此，由于第一部分411基本上小于第二部分412(其被遮挡于热源且在大部分的钎焊过程中保持固体状)，因此与进入第一环形空间50的助熔剂材料42的量相比，流动的熔化环材料41的量可较小。如此，第一和第二内向表面211和212以及外向表面301可被助熔剂材料42适当且有效地清洗。

如图1所示，形成的环材料41具有J形剖面70，由此助熔剂材料42容纳在短腿71和长腿72之间形成的环形凹部内。这种情况下，短腿71靠近第二内向表面212，形成第一部分411，且基本上比长腿72细。因此，一旦受热，短腿71将或者直到至少所有助熔剂材料42均已熔化之后才熔化，或可倾向于部分熔化，如此只少量的熔化环材料41将流入第一环形空间50。

参考图2-4，提供了钎焊环40进一步可选的实施方案。在一个可选的实施方案中，如图2所示，环材料41可形成有I形剖面80，由此助熔剂材料42可容纳在I形垂直部分任一侧的环形袋内。这种情况下，部分81靠近第二内向表面212，形成第一部分411，且基本上薄于部分82。

在其它可选的实施方案，如图3和4所示，环材料41可形成有反向C形剖面90，由此助熔剂材料42可容纳在处于C形状中心的环形袋内。这种情况下，端部91靠近第二内向表面212，形成第一部分411，且基本上薄于端部92。

根据本发明进一步的方面，应理解，第一和第二管状构件20和30的材料和形状、钎焊过程的温度和定时、使用的助熔剂材料42的类型和环材料41的几何形状均彼此相关。因此，关于这些的一个或多个的决策和/或设计考虑影响对其余的至少一个的决策和/或设计考虑。尤其是，可首先决定第一和第二管状构件20和30的材料和形状。基于该决定，可设置钎焊过程的温度和定时。此时，可考虑各种类型的助熔剂材料42，由于不同环材料41的几何形状所提供的一些助熔剂材料42的类型可要求或多或少的结构牵制，因此也可考虑各种几何形状的环材料41。

尽管仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应很容易理解，本发明并不局限于这种公开的实施方案。而是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行修改，以引入此前本文未描述的任意数量的变化、改变、替代或等同布置。此外，已描述了本发明的各种实施方案，但是应理解本发明的方面可仅包括某些描述的实施方案。因此，本发明不应被认为仅限于前面的描述，而只受所附权利要求的范围限制。

Claims

1.一种钎焊环，包括：

环材料，其包括具有第一熔点的铝-锌-硅合金；和

助熔剂材料，其容纳在环材料内且具有低于所述第一熔点的第二熔点，

所述环材料形成环状且具有J形剖面，其具有内部长腿和外部短腿，所述外部短腿比所述内部长腿更暴露于热源并且更靠近流动目标，

所述助熔剂材料容纳在形成于所述内部长腿和所述外部短腿之间的环形空间里并且在沿着所述环材料的轴向尺寸限定的方向上向外暴露于所述热源，并且

所述助熔剂材料比所述环材料更暴露于所述热源，使得一旦受热，所述助熔剂材料在所述环材料之前熔化。

2.根据权利要求1所述的钎焊环，其中所述熔化的助熔剂材料在熔化的环材料之前流动。

3.根据权利要求1所述的钎焊环，其中所述环材料包含68-76%的铝、16-24%的锌和4-12%的硅。

4.根据权利要求1所述的钎焊环，其中所述环材料的重量在0.3克和0.6克之间，所述助熔剂材料的重量在0.08克和0.25克之间。

5.根据权利要求1所述的钎焊环，其中环材料与助熔剂材料的比例为70-85%:15-30%。

6.根据权利要求1所述的钎焊环，其中所述外部短腿具有第一厚度，所述内部长腿具有第二厚度，所述第二厚度厚于所述第一厚度。

7.一种自动钎焊系统，包括：

第一和第二管状构件，其可伸缩地装配以限定第一和第二环形空间；和

钎焊环，其可装配到所述第二环形空间中且包括环材料，所述环材料包括具有第一熔点的铝-锌-硅合金和具有低于所述第一熔点的第二熔点的助熔剂材料，

8.根据权利要求7所述的自动钎焊系统，其中所述第一和第二管状构件各包含铝。

9.根据权利要求7所述的自动钎焊系统，其中所述熔化的助熔剂材料在熔化的环材料之前流入所述第一环形空间。

10.一种自动钎焊系统，包括：

第一铝管状构件，其具有管状部分和位于其端部的张开部分；

第二铝管状构件，其可伸缩地装配到所述张开部分和管状部分中以限定第一和第二环形空间；和

11.根据权利要求10所述的自动钎焊系统，其中所述熔化的助熔剂材料在熔化的环材料之前流入所述第一环形空间。