CN1951599A - 金属薄片钎焊件的制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种金属薄片钎焊件的制造方法，并包括步骤：将钎焊金属合金的熔融金属从喷嘴的至少一个开口喷射到旋转金属冷却辊上；通过冷却辊冷却和固化所述熔融金属，并强制将被冷却和固化的熔融金属从冷却辊分离为薄带形金属薄片钎焊件。所述方法还包括：在喷射步骤和强制分开步骤之间，在被冷却或者固化的熔融金属上形成多个空部分的步骤。

Description

金属薄片钎焊件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属薄片(foil)钎焊件的制造方法，所述钎焊件适于钎焊(brazing)例如换热器的管和波纹散热片。

背景技术

使用轧辊(roll)方法制造薄金属带的传统方法是已知的，且被公开在例如日本特开2002-126855号公报中。在轧辊方法中，熔融的金属从喷嘴以带形式被连续地倒出到以高速旋转的冷却辊上，通过将冷却辊淬火而急速固化，然后强制从所述辊上分开，作为薄带取走。

发明内容

但是，在通过如上所述的方法制造的薄金属带被用作用于在换热器的管和波纹散热片之间钎焊的金属薄片钎焊件的情况下，由于所述管只在波纹散热片的被弯曲部分处接触的事实，金属薄片钎焊件的更大部分被浪费地未被用于钎焊。

有鉴于该问题，本发明的目的是提供一种金属薄片钎焊件的制造方法，所述金属薄片钎焊件能够不浪费地在多个点将彼此部分接触的两个部件钎焊。

为了实现上述的目的，该发明利用了如下所述的技术装置。

根据该发明，提供了一种金属薄片钎焊件的制造方法，包括步骤：将钎焊金属合金的熔融金属从喷嘴(220)的开口(221)喷射到旋转金属冷却辊(230)上；通过冷却辊(230)冷却和固化所述熔融金属，并强制将被冷却和固化的熔融金属从冷却辊分离为薄带形金属薄片钎焊件(115)，所述方法还包括：在喷射步骤和强制分开步骤之间，在被冷却或者固化或者已经冷却和固化的熔融金属中形成多个空部分的步骤。

结果，具有多个空部分(115a)的金属薄片钎焊件(115)可以很容易地形成。特别地，可以在普通的金属薄片钎焊件上形成空部分(115a)，而没有例如冲压的任何后处理。

该金属薄片钎焊件(115)可以适当地用于钎焊换热器(100)的管(111)和波纹散热片(112)。特别地，管(111)和波纹散热片(112)被钎焊在一起，金属薄片钎焊件(115)设置在所述管(111)和波纹散热片(112)之间。在所述过程中，以夹持在波纹散热片(112)的被弯曲部分和管(111)之间的金属薄片钎焊件(115)的一部分作为开始点，熔融金属通过毛细作用流入所述管(111)和波纹散热片(112)之间的接触部，这样使得钎焊成为可能。管(111)和波纹散热片(112)没有彼此接触且构成空部分(115a)的金属薄片钎焊件(115)的部分对应不需要钎焊件的部分，因此，消除了浪费地使用钎焊件。

根据该发明，提供了一种金属薄片钎焊件的制造方法，其中至少喷嘴(220)的开口(221)包括沿着薄带形钎焊件(115)的宽度并置的多个开口(221)，形成所述空部分的步骤包括在喷射步骤中调节从多个开口(221)喷射熔融金属的量的步骤。

结果，从多个开口(221)喷射的熔融金属被增加到大于预定的量，由此形成连接多个开口(221)的金属薄片钎焊件(115)的实心部分(115b)。同样，通过将熔融金属设置到预定量，形成了对应多个开口(221)的金属薄片钎焊件(115)的实心部分(115b)。

此外，通过将来自多个所述开口(221)中的任何一个的熔融金属量减小到零，可以在金属薄片钎焊件(115)中形成空部分(115a)。空部分(115a)可以通过改变从多个开口(221)的熔融金属量被减小到零的部分以及改变当从多个开口(221)的熔融金属量被减小到零时的时间(timing)而形成为多种形状。

熔融金属量可以通过打开或者关闭所述多个开口(221)或者通过调节施加到喷嘴中的熔融金属的压力来调节。

根据该发明，提供了一种金属薄片钎焊件的制造方法，其中形成空部分的步骤包括从冷却辊(230)部分地切掉被冷却和固化的熔融金属的步骤。

结果，空部分(115a)可以在形成金属薄片钎焊件(115)的过程期间容易地形成。

根据该发明，提供了一种金属薄片钎焊件的制造方法，其中冷却辊(230)在其周向表面(231)上设有多个凹部(232)，形成空部分的步骤包括在冷却辊(230)上留下被冷却和固化的熔融金属的部分的步骤，所述熔融和固化的金属已经在分开步骤中进入了所述多个凹部(232)中。

通过这样在多个凹部(221)中留下部分的熔融金属，金属薄片钎焊件(115)的空部分(115a)可以在强制分开步骤中容易地形成。

根据该发明，提供了一种金属薄片钎焊件的制造方法，其中冷却辊(230)在其周向表面(231)上设有冷却和固化能力相对较低的多个部分(233、234)，形成所述空部分的步骤包括在强制分开步骤中，从金属薄片钎焊件(115)、在所述多个冷却和固化能力相对较低的部分(233、234)处移除没有充分固化的部分的步骤。

通过这样从金属薄片钎焊件(115)移除冷却和固化能力较低、没有充分固化的部分(233、234)，金属薄片钎焊件(115)的空部分(115a)可以在强制分开步骤中很容易地形成。

冷却和固化能力较低的部分(233、234)可以形成为比冷却辊(230)的普通部分温度更高的部分(233)或者比冷却辊(230)的普通部分的热导率更低的部分(234)。

附在各装置的括号中的参考数字指示与后面所描述的实施例中的特定装置的对应关系。

本发明可以从下面结合附图所详细了解的本发明的优选实施例的说明中更好地理解。

附图说明

图1的主视图显示了将被钎焊的中间冷却器(intercooler)。

图2是沿着图1中的线A-A所取的剖视图。

图3的平面图显示了根据第一实施例的金属薄片钎焊件。

图4的示意图显示了根据第一实施例的金属薄片钎焊件制造装置。

图5是喷嘴的透视图。

图6的平面图显示了根据第二实施例的金属薄片钎焊件。

图7的示意图显示了根据第三实施例的金属薄片钎焊件制造装置。

图8的示意图显示了根据本发明的第四实施例的冷却辊。

图9的示意图显示了根据本发明的第五实施例的冷却辊。

图10的透视图显示了根据另外的实施例的喷嘴。

具体实施方式

(第一实施例)

该实施例是将本发明应用到金属薄片钎焊件制造装置200来制造金属薄片钎焊件115，所述金属薄片钎焊件115用于钎焊空气冷却中间冷却器(intercooler)100。该实施例在下面参照图1-5进行了说明。图1的主视图显示了将被钎焊的中间冷却器100，图2是沿着图1中的线A-A所取的剖视图，图3的平面图显示了金属薄片钎焊件115，图4的示意图显示了金属薄片钎焊件制造装置200，图5是喷嘴220的透视图。

首先，将被钎焊的中间冷却器100和用于其的金属薄片钎焊件115将被简短说明。中间冷却器100是用于冷却通过与外部冷却空气换热、从车辆发动机(内燃机)引入的燃烧空气(此后称为吸入空气)的换热器。如图1、2所示的中间冷却器100主要包括芯部单元110和一对上水箱(headertank)120。该实施例假设较大尺寸的中间冷却器100被安装到例如卡车的大型车辆上。因此，如下所述的各部件由铜、铜合金或者铁来形成，以获得充分的热导率和充分的耐久性，所述部件的接触部分通过钎焊或者焊接连接。

用于钎焊过程的钎焊件(金属薄片钎焊件115或者后面描述的膏状钎焊件)是铜钎焊件，由75％的铜、15％的锡、5％的镍和5％的磷形成，具有低熔点和还原性(reducibility)。

在芯部单元110中，内散热片114插入其中的管111和外散热片112交替叠置，侧板113安装在所述叠置件的各最外表面上。

吸入空气流入所述管111中。为了尽可能地在有限的空间中获得大的截面区域，并这样减小吸入空气的流动阻力，管111具有平的矩形横截面。尽管在图2的横截面视图中没有详细显示，管111包括一对板部件，每个所述板部件被弯曲为通道的形状，所述通道的中间部分长于端部部分，其中通道的端部部分一个放在另外一个上并被钎焊。在所示的情况中，管111由包含15％的锌和0.8％的铁的红色黄铜所形成。

由纯铜的薄波纹带所形成、插入所述管111中的内散热片114具有产生吸入空气流的涡流的效果，并改进对吸入空气的热导率。有鉴于管111的平矩形截面，内散热片114被有效地容纳在管111中，而没有产生任何死空间。

如同内散热片114的外散热片112由纯铜的薄波纹带形成。外散热片112具有多个在其扁平表面中切割的条百叶(louver)112a，这样散热导冷却空气的区域变大，而同时产生涡流并用吸入的空气促进换热。

侧板113是纵向延伸到管111的加强部件并具有大体上通道状横截面。在各通道的内中心部分处形成沿着纵向延伸的至少一个散热片。

在芯部单元110中，管111和内散热片114与后面描述(图3)的金属薄片钎焊件115彼此钎焊，管111和外散热片112被彼此钎焊，外散热片112和侧板113彼此钎焊。特别地，在组装时，金属薄片钎焊件115设置在管111的内壁和内散热片114之间以及管111的外壁和外散热片112之间以及最外的散热片112和侧板113之间，这样部件111、112、113和114通过金属薄片钎焊件115彼此钎焊。在波纹散热片112、114中，被弯曲部分与匹配部件(管111、侧板113)接触，并在接触部分钎焊。同样，形成管111的管板部件通过金属薄片钎焊件115钎焊在一起。

沿着所述管111的叠置件的方向延伸并与管111连通的一对上水箱120安置在管111的纵向端处(此后称为管端)。每个上水箱120包括顶板(header plate)121、箱体122和管123。

顶板121是这样的部件：每个具有竖在细长平板的外周上的箱体122上的边沿支撑件，并具有形成在对应管端的部分处的管孔。在该情况下，顶板121的材料是铁，在除了边沿支撑件的管孔的临近区域中的顶板121的正面和反面用纯铜电镀(或者包覆)。

管端通过插入到管孔中、并通过涂布到配合部分上的膏状钎焊材料(由钎焊件、焊剂和粘合剂的混合物所形成的钎焊件)而配合，管111和顶板121在其接触部彼此钎焊。侧板113的纵向端通过涂布在接触部处的膏状钎焊材料与顶板121钎焊。

箱体122是朝顶板21开口并由与顶板121相同的铁材料形成的细长半容器。箱体122的各开口侧被焊接到顶板121的边沿支撑件并形成内箱空间。

管123由铁形成，并且每一个管123以能够与内箱空间连通的方式焊接到箱体122的纵向端。

图1中的右上水箱120用于将从管123流入的吸入空气分配地供给到各管111，同时图1中的左上水箱120收集和回收从管111流出的吸入空气，并将所述空气排放出所述管123。

用于钎焊如图3中所示的中间冷却器100的芯部单元110的金属薄片钎焊件115形成为钎焊材料的薄带(例如，20μm至50μm厚)，以及多个空部分115被形成为带状实心部分115b。每一个空部分115a形成为圆孔，并沿着带的长度形成为交错的多排。可选地，圆形空部分115a沿着纵向带并置的多排。

如上所述的金属薄片钎焊件115通过金属薄片钎焊件制造装置200(此后称为制造装置)来制造。如图4、5中所示的制造装置200包括熔化炉210、喷嘴220、泵装置211、控制单元212、冷却辊230和分离气体喷嘴240。

熔化炉210是用于熔化和储存作为熔融金属的钎焊材料合金的容器。通过例如泵装置211等，将压力施加到熔融金属上并朝向喷嘴220。泵装置211的操作通过控制单元212来控制。

喷嘴220被安置在熔化炉210的下部中，这样在熔化炉210中的熔融金属从形成在下前端处的开口221喷射到冷却辊230上。喷嘴220被形成为带有尖的前端的平楔。多个圆形开口221沿着平喷嘴220的长度安置。同样，在从熔化炉210连接到多个开口221的多个流路之中，每隔一个(everyother flow path)流路包括开闭装置(例如阀机构)，所述开闭装置的操作通过未示出的控制单元控制。

喷嘴220在冷却辊230的上端处被安置靠近外周表面231，其纵向与冷却辊230的旋转轴线重合。多个开口221的最外的开口之间的距离大体上等于带状金属薄片钎焊件114的宽度。

作为热导率高的铜制造的平圆柱形部件的冷却辊230在预定的冷却温度下冷却和保持，所述预定冷却温度能够对钎焊材料的熔融材料进行淬火，并适于通过驱动源(例如电机，未示出)在高速(例如，周向速度为100km/h)下旋转。冷却辊230的厚度大于平喷嘴220的长度。

通过施加例如空气、氮气或者氩气的气体施加到冷却辊230的分开气体喷嘴240将冷却辊230的外周表面231上冷却和固化的熔融金属从冷却辊230强制分开。分开气体喷嘴240从喷嘴220沿着冷却辊230的旋转方向以预定的距离远离。

接着，说明使用如上所述的制造装置200制造金属薄片钎焊件115的方法。

首先，钎焊材料合金在熔化炉210中熔化为熔融金属，通过泵装置施加预定的压力，由此将熔融金属从喷嘴220的开口221喷射到在冷却辊230的上端处的周向表面231上(喷射步骤)。

接着，通过调整从喷嘴220喷射的熔融金属量，空部分115a顺序形成在构成基本结构的带状内区域上。特别地，调节熔融金属量，且空部分115a通过打开和关闭喷嘴220中的开闭装置而形成。每隔一个喷嘴220被交替打开和关闭预定时间，这样熔融金属停止从流路供给，开闭装置被关闭。这样，圆形空部分115a被以参照图3所说明的交错布置来形成(空部分形成步骤)。

如上所述所喷射的熔融金属在冷却辊230的周向表面231上淬火和固化(冷却和凝固步骤)。

通过从所述分开气体喷嘴240施加气体，在冷却辊230的外周表面231上冷却和固化的熔融金属被强制分开并作为一卷金属薄片钎焊件115取走(强制分开步骤)。

这样拾起的辊步骤被切割到预定的长度，并形成在钎焊中间冷却器100中使用的多件金属薄片钎焊件115。

如上所述，根据该实施例的制造装置200可以通过打开和关闭安置在喷嘴20中的开闭装置来调节被喷射的熔融金属量，因此，可以容易地形成具有多个空部分115a的金属薄片钎焊件115。特别地，与普通的金属薄片钎焊件比较，空部分115a可以没有例如冲压的后处理而形成。

在金属薄片钎焊件115a被用于钎焊中间冷却器100的芯部单元110的情况下，设置在保持于散热片112、114的被弯曲部分和匹配部分(例如所述管111)的部件之间的金属薄片钎焊件115的那部分用作起点并通过毛细作用流入所述接触部分(管111和散热片112、114)，由此使得钎焊过程成为可能。另一方面，部件(管111和散热片112、114)彼此不接触并且构成金属薄片钎焊件115的空部分115a的部分对应不需要钎焊件的所述部分，并由此防止了钎焊件的浪费使用。

(第二实施例)

本发明的第二实施例显示在图6中。与第一实施例相比，根据第二实施例，改变了金属薄片钎焊件115的空部分1151a的形状。

在这种情况下，金属薄片钎焊件1151的空部分1151a是细长的而不是沿着带长度形成为多排的圆孔。用这些细长的空部分1151a，金属薄片钎焊件1151的实心部分包括形成在纵向中间带部分的细长实心部分1151b和形成在纵向端部处的横向连接带形状实心部分1151c。实心部分1151也可以形成在纵向中间带部分处。

在形成金属薄片钎焊件1151(空部分1151a)的情况下，不需要根据第一实施例在喷嘴220中的开闭装置，而是，调节施加到从熔化炉210的内部朝向喷嘴220流动的熔融金属的压力。特别地，为了形成实心部分1151c，施加到熔融金属的压力增加超出预定等级预定的时间，从而增加被喷射的熔融金属量，这样熔融金属被横向地连接到金属薄片钎焊件1151。另一方面，实心部分1151b通过在预定压力之下、从喷嘴220喷射熔融金属而形成。在所述过程中，空部分1151a被形成在实心部分1151b之间，该过程被重复。

结果，消除开闭装置，如在第一实施例中那样，具有空部分1151a的金属薄片钎焊件1151可以通过制造装置200很容易地制造。这样，实现了用于钎焊中间冷却器100(芯部110)而不浪费的金属薄片钎焊件1151。

(第三实施例)

本发明的第三实施例显示在图7中。根据第三实施例，与第一实施例相比时，改变制造装置200A的喷嘴220并增加切割工具250。

喷嘴220具有与扁平的前端部分相适应的一个开口221A而没有内开闭装置。切割工具250被形成用于部分切割掉在冷却辊230的周向表面上被冷却和固化的熔融金属。多个切割工具250沿着冷却辊230的旋转轴线的方向安置、在冷却辊230的径向方向可移动，所述切割工具250位于喷嘴220和分离气体喷嘴240之间。切割工具250沿着径向方向的运动通过未示出的控制单元来控制。

根据使用制造装置200A制造金属薄片钎焊件115的方法，切割工具250沿着径向方向在冷却和凝固过程中移动到冷却辊230的附近，这样在冷却辊230的周向表面231上冷却和固化的熔融金属被部分从冷却辊230强制切掉，由此来形成金属薄片钎焊件115的空部分115a。通过设置切割工具250的尺寸以及当切割工具250被移动到冷却辊230的附近的时间，可以调节空部分115a的尺寸。同样，通过将切割工具250从冷却辊230移开，熔融金属和切割工具250彼此不接触，实心部分115b被留在金属薄片钎焊件115上。该实心部分115b的尺寸也可以通过设置切割工具250从冷却辊230分开的期间的时间来调节。

结果，获得与第一实施例相似的效果。通过切割工具250所产生的碎片通过回收并放入熔化炉210中而可再使用。

(第四实施例)

本发明的第四实施例被显示在图8中。与第一实施例相比，根据第四实施例，改变了制造装置200B的喷嘴220和冷却辊230B。

与如上所述的第三实施例的相似，喷嘴220具有与其扁平前端配合的一个开口，且消除了内开闭装置。另一方面，形状和位置对应于金属薄片钎焊件115的空部分115a的多个凹陷232形成在冷却辊230B的周向表面231上。

根据用制造装置200B制造金属薄片钎焊件115的方法，使用分开气体喷嘴240的强制分开过程以这种的方式来执行：被喷射到冷却辊230的凹陷232中的熔融金属被留在凹陷232中，这样从金属薄片钎焊件115分开，由此形成金属薄片钎焊件115的空部分115a。结果，实现与第一实施例相似的效果。

根据该实施例，熔融金属随着金属薄片钎焊件115的形成而逐渐留在凹陷232中，且必须被周期地移除。

(第五实施例)

本发明的第五实施例被显示在图9中。根据第五实施例，与第四实施例相比，改变了制造装置200C的冷却辊230C。

在固化所述熔融金属中，具有相对低的冷却和固化能力的多个部分233被形成在所述冷却辊230C的周向表面231C上。在冷却和固化能力相对较低的部分233由例如多个加热器233来形成，所述加热器233通过未示出的控制单元被调节用来在冷却辊230的普通部分处提供比预定的冷却温度更高的温度。加热器233以对应于金属薄片钎焊件115的空部分115a的形状和位置处来安置。

在通过如上所述的制造装置200C制造金属薄片钎焊件115的方法中，在冷却和凝固过程中喷射的熔融金属通过加热器233不充分地固化，且未充分固化的部分从金属薄片钎焊件115落下并在强制分开过程中通过分开所述气体喷嘴240而形成金属薄片钎焊件115的空部分115a。

结果，实现了与第四实施例相似的效果。由于不充分凝固而落下的熔融金属可以通过回收并放入熔化炉210中而可被再利用。

在如上所述的第五实施例中，冷却和固化能力相对较低的部分可以被改变到热导率比冷却辊230的普通部分低的部分234。特别地，热导率比普通部分低的部分234被安置在周向表面231上，代替加热器233。在冷却辊230由铜形成的情况下，低热导率部分234可以由例如铁形成。

(其他实施例)

在如上所述的各实施例中，金属薄片钎焊件115由铜形成。但是，材料不限于铜，可以可选地利用适应将被钎焊的物体的基体金属(basemetal)的铝或者镍钎焊件，来获得相同的效果。

同样，除了如上所述的各实施例(图5)中的制造装置200的喷嘴220的圆形开口221，也可以利用如图10中所示的反向结构，其中圆形孔作为销形实心部分而留下来，周围的部分形成开口221。

同样，可应用的产品不限于中间冷却器100，而是包括散热器、加热器芯部、冷凝器等，所述管和波纹散热片可以根据本发明彼此钎焊。

尽管本发明参照了选择用于说明本发明的特定实施例进行了描述，显然，在不背离本发明的基本概念和范围的情况下，可以对其进行多种修改。

Claims (9)

1.一种金属薄片钎焊件的制造方法，包括步骤：

将钎焊金属合金的熔融金属从至少喷嘴的一个开口喷射到旋转金属冷却辊上；

通过冷却辊冷却和固化所述熔融金属；以及

强制将被冷却和固化的熔融金属从冷却辊分离为薄带形金属薄片钎焊件；

所述方法还包括：

在喷射步骤和强制分开步骤之间，在被冷却或者固化的熔融金属中形成多个空部分的步骤。

2.根据权利要求1所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，至少喷嘴的一个开口包括沿着薄带形钎焊件的宽度并置的多个开口，形成所述空部分的步骤包括在喷射步骤中调节从多个开口喷射熔融金属的量的步骤。

3.根据权利要求2所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，熔融金属量通过打开或者关闭所述多个开口来调节。

4.根据权利要求2所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，熔融金属量通过调节施加到喷嘴中的熔融金属的压力来调节。

5.根据权利要求1所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，形成空部分的步骤包括从冷却辊部分地切掉被冷却和固化的熔融金属的步骤。

6.根据权利要求1所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，冷却辊在其周向表面上设有多个凹部，形成空部分的步骤包括在冷却辊上留下被冷却和固化的熔融金属的那些部分，其已经进入了所述多个凹部中。

7.根据权利要求1所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，冷却辊在其周向表面上设有冷却和固化能力相对较低的多个部分，形成所述空部分的步骤包括在强制分开步骤中从金属薄片钎焊件、移除施加到所述冷却和固化能力相对较低的多个部分的所述没有充分固化的部分的步骤。

8.根据权利要求7所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，冷却和固化能力低的部分的温度比冷却辊的普通部分更高。

9.根据权利要求7所述的金属薄片钎焊件的制造方法，其中，冷却和固化能力低的部分热导率比冷却辊的普通部分的更低。

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