CN1119974A - 热交换器 - Google Patents

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椿田敏雄
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Abstract

为了使被覆有填充材料层的硬钎焊铝板制成热容量不同的部件时都始终能发挥其最佳效能，提高制造板厚较大、热容量较大的部件用的硬钎焊铝板填充材料被覆层中的Si含量，从而提高硬钎焊过程中熔化的填充材料的流动性，而对制造板厚较小、热容量较小的部件的硬钎焊铝板，则降低其填充材料被覆层中的Si含量，从而提高填充材料液化曲线的温度，同时降低填充材料的流动性。

Description

热交换器
本发明涉及一种热交换器，热交换器的各种部件用被覆有填充材料的硬钎焊铝板制成，在制造热交换器时先把各部件装配起来然后硬钎焊。
现有技术制造热交换器各不同部件(例如槽板、端板、导管和翅板)用的硬钎焊铝板，是将铝合金构成的芯材的一面或两面被覆上一层填充材料制成的，填充材料含有Si(硅)、Mg(镁)，必要时含有Bi(铋)，其余部分为Al(铝)。具体地说，就拿日本未审查的专利公报第H5-2659中公开的硬钎焊铝板来说，为了在内外表面侧的焊接部分形成令人满意的焊缝，一个面的填充材料中的Si含量比另一面相应的Si含量至少高0.8％。
然而，硬钎焊铝板的热交换器重量越来越轻，减轻重量的方法是用较薄的材料制造器壁，在焊接热容量大不相同的各部件的焊接部分，例如在导管和端板焊接起来的部位，热容量小的薄壁部件上的热负荷在硬钎焊的过程中局部增大。结果，被覆在硬钎焊板上的填充材料往往会扩散到芯材上引起腐蚀，在零件材料上留下孔洞。
此外，若为了避免上述问题而将硬钎焊温度调低，则在焊接热容量大不相同的部件时，被覆着在硬钎焊板上的填充材料在焊接部分处变得不能完全熔化。这往往会使硬钎焊质量变坏。
因此，本发明的目的是提供这样一种热交换器，该热交换器的各不同部件是由其被覆的填充材料能适于有同热容量的各部件的硬钎焊板制成。
为达到上述目的，本发明热的交换器的许多部件用硬钎焊铝板制成，制造热交换器时先把各部件装配起来，然后硬钎焊，各硬钎焊铝板是将铝合金构成的芯材被覆上一层填料制成的，其中，制造各不同部件的硬钎焊铝板上被覆的填充材料，其Si(硅)含量不同，部件的热容量较大时增加，部件的热容量较小时减少。
因此，在制造热容量较大的部件用的硬钎焊铝板中，填充材料的流动性能因填充材料中Si含量的增加而有所提高，而在制造热容量较小的部件用的硬钎焊铝板中，填充材料的液化曲线温度升高，同时，填充材料的流动性能因填料中Si含量的减少而降低。
本发明还涉及这样一种热交换器，热交换器的各不同部件用硬钎焊铝板制成，热交换器制造时先把各部件装配起来，然后硬钎焊，各硬钎焊铝板是将铝合金构成的芯材被覆上一层填充材料，其中制造各部件的硬钎焊铝板上被覆的填充材料，其Si(硅)含量不同，部件的板厚较大时增加，部件的板厚较小时减小。
因此，由于厚壁部件的热容量较大，薄壁部件的热容量较小，因而在制造厚壁部件的硬钎焊铝板中，填充材料的流动性能因填料中Si含量增加而提高，而在制造薄壁部件的硬钎焊铝板中，填充材料的液化曲线温度上升，同时填充材料的流动性能因填充材料中Si含量减少而下降。
此外，本发明还涉及这样一种热交换器，热交换器至少构成槽部分和导管部分的部件分别由硬钎焊铝板制成，各硬钎焊铝板是将铝合金构成的芯材被覆上一层填充材料制成的，其中制造槽部分用的硬钎焊铝板，其填充材料中的硅含量高于制造导管部分用的硬钎焊铝板相应的硅含量。
如上所述，各槽部分是用板厚较大的硬钎焊铝板制成的，各导管部分是用板厚较小的硬钎焊铝板制成的。此外，导管是与传热面积大的焊缝直接接触的，这具有提高炉内气氛与导管之间在炉子硬钎焊过程中热传导的作用，从而使槽与导管之间热负荷的差值甚至更突出。因此，在制造槽部分的硬钎焊铝板中，填料的流动性能因填料中Si含量的增加而提高，而在制造导管的硬钎焊铝板中，填料的液化曲线温度上升，同时，流动性能因填料中Si含量的减少而下降。
图1是本发明热交换器一个实例的放大了的部分透视图。
下面说明本发明的一个实施例。图1中所示的所谓铝硬钎焊式热交换器1由下列各部分构成：多根导管2，端板3即焊接到导管2上；槽板4，焊接到各端板3上，形成一个个的槽6；和翅片5，设在各导管2之间。应该指出的是，虽然在本实施例中端板3和槽板4是分开形成的，但端板3和槽板4也可以形成一个单元，构成各槽部分。
在该热交换器1中，导管2由(例如板厚0.3-0.5毫米的)薄硬钎焊铝板制成。相比之下，为提高强度，端板3比导管2厚。端板3被构制得使其能支撑导管2和翅片5，其厚度例如为0.8-1.2毫米。此外，早先提到的硬钎焊铝板，其芯材由铝合金构成，被覆层至少由Si(硅)、Mg(镁)等和铝按一定比例混合成的填充材料组成，被覆在芯材的一面或两面上。
这种热交换器1是这样制成的：将槽板4、端板3、导管2和翅片5临时装配好的装配件放入炉内，将温度提高到使被覆硬钎焊铝板芯材表面的填充材料(被覆层)熔化的一定水平，从而固定各不同部件的焊接部分。
这时，在端板3和导管2的焊接部分，由于端板的板厚(0.8-1.2毫米)与导管的板厚(0.3-0.5毫米)不同。因而这些部分的热容量也不同(板厚小的部件，其热容量小于板厚大的部件)，从而使板厚小的导管2，其温度因进行硬钎焊而提高的过程中高于端板3的温度。因此，若将温度调得使其符合导管的要求，则端板的温度上升的程度不足，因而端板上的填充材料不能完成熔化。这使焊接的质量变坏。相反，若温度调得使其符合端板的要求，则导管的温度升得过高，从而会带来诸如导管本身熔化的问题，同时填充材料的Si扩散到芯材上，从而产生腐蚀，在导管上留下洞孔。
为解决上述的问题，本发明按下表调定板厚小、热容量小的导管2和板厚大、热容量大的槽板4上填充材料的被覆率和Si含量。举例说，0.8-1.2毫米厚的端板与0.3-0.5毫米厚的导管组合时，为使端板填充材料与导管填充材料之间Si重量百分比含量的差值在大约2％或以上(通过实验证实)，端板填充材料的使用量应相当于BA4047(Si含量：11.0-13.0重量％)或相当于BA4045(Si含量：9.0-11.0重量％)，导管的填料应相当于BA4343(Si含量：6.8-8.2重量％)。这里被覆率是指被覆硬钎焊铝板的填充材料(被覆层)厚度对硬钎焊铝板整个板厚的比值。
说到这里，由于热容量小的部件(例如导管2)是用被覆层填充材料的被覆率较小、Si含量低的硬钎焊铝板制成的，因而熔化的填充材料，其量小。此外，由于Si含量低，填充材料不容易流动，因而避免Si扩散，同时提高了液化曲线温度(熔点)。
表一
 Si含量(重量％)     补覆率(％)
热容量小的部件     6-8     4-8
热容量大的部件     8-13     8-12
相比之下，热容量大的部件(例如端板3或槽板4)是用被覆层填料的被覆率较大、Si含量高的硬钎焊铝板制成的，因而熔化的填料，其量大。此外，由于Si含量高，填料容易流动，因而确保焊接表面有足量的填料。
这样，在一定的炉温(硬钎焊温度)下，由于可以抑制填料在热容量小的部件(例如导管2，即板厚小的部件)上流动，同时提高熔点，因而可以避免Si扩散到芯材上。相反，可以提高填料在热容量大的部件(例如端板3或槽板4，即板厚大的部件)上的流动性，从而可以确保足量的填充材料。因此可以将早先提到的热容量小的部件与热容量大的部件高效地焊接起来。
说明到这里，可知本发明可以通过降低制造容量小(即板厚小)的部件(导管)的硬钎焊铝板被覆材料中Si的被覆率和通过提高制造热容量大(即板厚大)的部件(端板或槽板)的硬钎焊铝板被覆材料中Si的被覆率提高小热容量部件的熔点。同时提高填充材料在大热容量部件上的流动性。
这有这样的好处：防止因填充材料从热容量小的部件(即板厚小的部件)流掉而引起的腐蚀和硬钎焊质量变坏；可以将热容量不同的材料同时硬钎焊起来；便于控制硬钎焊的温度；缩短硬钎焊所需的时间；可以进一步减小各部件的厚度，因而提高了设计的自由度。

Claims (3)

1.一种热交换器，其多个部件由硬钎焊铝板制成，各硬钎焊铝板则是将铝合金构成的芯材被覆上一层填充材料制成的，热交换器制造时先把各部件装配起来然后硬钎焊，其特征在于：
所述部件的热容量较大时，提高所述硬钎焊铝板填充材料被覆层中的Si(硅)含量百分比；所述部件的热容量较小时，降低所述硬钎焊铝板填充材料被覆层中的Si(硅)含量百分比。
2.一种热交换器，其多个部件由硬钎焊铝板制成，各硬钎焊铝板则是将铝合金构成的芯材被覆上一层填充材料制成的，制造热交换器时先把各部件装配起来然后硬钎焊，其特征在于，
所述部件的板厚较大时，提高所述硬钎焊铝板填充材料被覆层中的Si(硅)含量百分比；所述部件的板厚较小时，降低所述硬钎焊铝板填充材料被覆层中的Si(硅)含量百分比。
3.一种热交换器，至少其构成槽部分和导管部分的部件分别由硬钎焊铝板制成，各硬钎焊铝板则是将铝合金构成的芯材被覆上一层填充材料制成的，共特征在于：
构成所述槽部分的所述硬钎焊铝板的所述填充材料中的Si(硅)含量高于构成所述导管部分的所述硬钎焊铝板的所述填充材料中的Si(硅)含量。
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