DE102004013688A1

DE102004013688A1 - Lotfolien zum Löten von Bauteilen, insbesondere Platten von Wärmeübertragern

Info

Publication number: DE102004013688A1
Application number: DE102004013688A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. Dr. Damsohn
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-10-06
Also published as: EP1729913A1; JP2007529318A; WO2005092562A1; US20080128474A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lotfolie zum Löten von Bauteilen, insbesondere Platten von Wärmeübertragern, wobei die Lotfolie eine definierte an die zu lötenden Bauteile angepasste Kontur aufweist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Lotfolie (12) als Teil eines Bandes (11) von miteinander durch Materialbrücken (13) verbundenen Einzelfolien (12) herstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lotfolie zum Löten von Bauteilen, insbesondere Platten von Wärmeübertragern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei der Herstellung von Lötverbindungen zwischen zwei Bauteilen muss das Lot vor dem Lötprozess in genau dosierter Menge im Lötspalt deponiert werden. Währen des Lötprozesses bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotwerkstoffes wird das Lot aufgeschmolzen und füllt die Lötspalte aus. Das Lot kann in verschiedenen Formen deponiert werden, z. B. als Lotpaste, in Form von Lotkörnern oder als Lotfolie, welche insbesondere bei eben aus gebildeten Lötflächen verwendet wird. Der Werkstoff der Lotfolie ist an den Werkstoff der zu verlötenden Bauteile angepasst, z. B. werden Kupfer- oder Nickellote bei der Verlötung von Edelstahlbauteilen verwendet. Eine derartige Lotfolie wurde durch die DE-C 20 61 825 der Anmelderin bekannt, und zwar zum Löten von Kühlelementen eines Plattenwärmeübertragers, wobei die Kühlelemente als Scheibenpaare mit eingeschlossenen Turbulenzblechen ausgebildet sind. Die Lotfolie ist in ihrer Kontur an die Scheiben angepasst und wird jeweils zwischen einer Scheibe und einem Turbulenzblech eingelegt.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Verwendung von Lotfolien wurde durch die DE 103 28 274 A1 der Anmelderin bekannt, und zwar bei der Her stellung eines Schicht-Wärmeübertragers, bei welchem eine Vielzahl von Schichten, bestehend aus einzelnen Platten, miteinander zu verlöten sind. Die Lotfolien werden abwechselnd mit den Platten des Wärmeübertragers zu einem Stapel geschichtet, fixiert und in einem Lötofen verlötet.
Nachteilig bei der Verwendung von Lotfolien der bekannten Art ist, dass sie im Fertigungsprozess schwierig zu handhaben, d. h. greif- oder fassbar sind. Bedingt durch die Herstellung der Lotfolien durch Stanzen, wird an den Schnittstellen ein Grat ausgebildet, der zu einer Verhakung von aufeinander liegenden Lotfolien führt und eine Vereinzelung erschwert. Dies kann zur Folge haben, dass beim Stapeln eines Schichtblockes statt einer zwei oder mehrere Lotfolien aufeinander liegen, was zu einem erhöhten Lotangebot während des Lötprozesses und damit zu einem „Durchlegieren" der Platten, d. h. einer schadhaften Lötung oder auch zu Sprödphasen im Lötspalt führen kann. Darüber hinaus kann es beim Stapeln von Platten und Lotfolien vorkommen, dass eine oder mehrere Lotfolien vergessen werden, was eine Nichtlötung, d. h. ebenfalls ein Ausschussteil zur Folge hat.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lotfolie der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche im Fertigungsprozess, insbesondere bei der Vorbereitung der zu lötenden Bauteile für den Lötprozess einfacher und zuverlässiger handhabbar ist. Insbesondere ist es auch Aufgabe der Erfindung, das Herstellungsverfahren von gelöteten Plattenwärmeübertragern hinsichtlich der Lötverbindung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lotfolie als Teil eines Bandes herstellbar ist, welches aus einer Kette von durch Materialbrücken miteinander verbundenen Einzelfolien besteht. Die Lotfolie mit einer bestimmten Kontur für eine bestimmte Lötverbindung liegt somit nicht einzeln, sondern als zusammenhängendes Band vor, von welchem jeweils eine einzelne Folie abgetrennt werden kann. Vorzugsweise sind die Materialbrücken daher als Sollbruchstellen ausgebildet, sodass die Einzelfolien abreißbar sind. Damit entfällt das Problem der Vereinzelung der Lotfolien, wie oben zum Stand der Technik beschrieben. Das Band mit den abreißbaren Einzelfolien kann in verschiedener Form in einem Lotfolienspender bereitgehalten werden, z. B. als aufgewickeltes Band („Coil") oder als zick-zack-förmig gefaltetes Band, wobei die Abrisskanten die Knickstellen bilden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Band mit den Einzelfolien zu einem Bandwickel, einem so genannten Coil, aufgewickelt. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer raumsparenden Bereitstellung der Lotfolien für den Fertigungsprozess und die Möglichkeit, die einzelnen Lotfolien per Hand oder maschinell abzureißen. Damit ist sichergestellt, dass jeweils nur eine Lotfolie entnommen und dem Stapel zugeführt wird. Die Qualität der Lötung wird dadurch verbessert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Materialbrücken zwischen den Einzelfolien als Stege ausgebildet, die vorzugsweise Einschnürungen zur Bildung der Sollbruchstellen aufweisen. Das erfindungsgemäße Lotfolienband wird vorzugsweise durch Stanzen aus einer bandförmigen Lotfolie hergestellt. Ein etwa durch das Stanzen entstehender Grat ist bei der als Band vorliegenden Lotfolie unschädlich, d. h. er kann nicht zu einer Verhakung wie beim Stand der Technik führen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Materialbrücken bzw. Stege als Anzeigefahnen ausgebildet sein, die nach dem Abreißen einer Einzelfolie stehen bleiben und über die Außenkontur der Einzelfolie hinausstehen. Beim Stapeln einzelner Platten eines Wärmeübertragers dienen die vorstehenden Anzeigefahnen als Sichtkontrolle für die vollständige Bestückung des Stapels mit Lotfolien.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kontur einer Einzelfolie rechteckförmig oder quadratisch. Dies ergibt einen besonders einfachen Zuschnitt beim Stanzen. Möglich sind jedoch auch andere Formen, die sich als Glieder einer Kette mittels geeigneter Materialbrücken aneinander reihen lassen – beispielsweise ovale Formen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die abreißbare Lotfolie insbesondere bei der Herstellung von Platten- oder Schicht- Wärmeübertragern verwendbar. Der Stapel kann schnell und zuverlässig vervollständigt werden, wobei auch eine maschinelle Zuführung der abreißbaren Lotfolie möglich ist, d. h. eine automatische Fertigung. Die erfindungsgemäße Lotfolie ist somit beim Einsatz von Robotern zur Herstellung von Schicht-Wärmeübertragern besonders vorteilhaft.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 einen Schicht-Wärmeübertrager in Explosivdarstellung vor dem Zusammenbau,
2 ein erfindungsgemäßes Band von Lotfolien,
3 das Band gemäß 2, jedoch mit getrennten Einzelfolien und
4 einen Verbindungssteg zwischen zwei Einzelfolien als Einzelheit X.
1 zeigt einen Schicht-Wärmeübertrager 1, wie er im Wesentlichen aus dem eingangs genannten Stand der Technik, d. h. der DE 103 28 274 A1 bekannt ist, welche in ihrer Gesamtheit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit einbezogen wird. Der in Explosivdarstellung gezeigte Schicht-Wärmeübertrager 1 setzt sich im Wesentlichen aus einem Stapel 2 und vier Anschlusskästen 3, 4, 5, 6 sowie zwei Deckplatten 7, 8, einer oberen und einer unteren Deckplatte, zusammen. Der Stapel 2 ist aus profilierten Trennplatten 9, die wechselweise um 90° gedreht angeordnet sind, und Lotfolien 10 aufgebaut. Das komplette Herstellverfahren einschließlich Stapeln, Löten und Verschweißen der einzelnen Teile des Schicht-Wärmeübertragers 1 ist in dem erwähnten Stand der Technik beschrieben und wird daher hier nicht erläutert, vielmehr wird auf die DE 103 28 274 A1 verwiesen.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Band 11, bestehend aus einzelnen miteinander verbundenen, quadratisch ausgebildeten Lotfolien, so genannten Einzelfolien 12, von denen hier beispielsweise drei Einzelfolien 12 eines Endlosbandes 11 dargestellt sind. Die Einzelfolien 12 sind jeweils durch Metallbrücken in Form von zwei dünnen Stegen 13 verbunden, zwischen denen jeweils ein Spalt 14 belassen ist. Das Endlosband 11 ist – was hier nicht dargestellt ist – zu einem Bandwickel, einem so genannten Coil, aufgewickelt und in einem passenden, z. B. trommelförmigen, ebenfalls nicht dargestellten Spender drehbar gelagert, sodass vom Ende des Coils Einzelfolien abgetrennt werden können.
3 zeigt voneinander getrennte Einzelfolien 12', was vorzugsweise durch Abreißen von Einzelfolien 12' erfolgt. Das Abreißen kann manuell oder maschinell erfolgen, letzteres bei einer automatischen Fertigung.
4 zeigt eine Einzelheit X aus 2, d. h. einen Ausschnitt von zwei benachbarten Einzelfolien 12 mit dem Steg 13, welcher die beiden Einzelfolien 12 verbindet. Der Steg 13 besteht aus zwei trapezförmigen Hälften 13a, 13b, welche im Bereich ihrer kurzen Seiten aneinander stoßen und eine Einschnürung 13c bilden. Das Auseinanderziehen benachbarter Einzelfolien 12 bewirkt ein Reißen des Steges 13 im Bereich der Einschnürung, d. h. die Einschnürung 13c bildet eine Sollbruchstelle. Dadurch ergibt sich beim Abreißen der Einzelfolien 12 eine definierte Abrisskante, sodass an den abgerissenen Einzelfolien die trapezförmig ausgebildeten Steghälften 13a bzw. 13b erhalten bleiben – diese bilden so genannte Anzeigefahnen. Beim Schichten eines Stapels 2 – wie er in 1 dargestellt ist – würden die dort gezeigten Lotfolien 10 durch die erfindungsgemäßen Lotfolien 12' ersetzt werden, d. h. jede Lotfolie wäre infolge der vorstehenden „Anzeigefahnen" 13a, 13b sofort sichtbar oder auch automatisch erkennbar. Dies stellt eine wichtige Kontrollmaßnahme bei der Fertigung dar. Der fertige Stapel kann somit leicht auf Vollständigkeit hinsichtlich der Anzahl der Lotfolien überprüft werden.
Das oben erwähnte Endlosband 11 kann wie folgt hergestellt werden: Zunächst wird ein durchgehendes Band (Halbzeug) aus Lotfolienmaterial, z. B. aus Kupfer oder einer Nickellegierung als Coil bereitgestellt und einer nicht dargestellten Stanzvorrichtung zugeführt. Letztere erzeugt die in 2 dargestellten Spalte 14 und Stege 13 durch Ausstanzen von dünnen Materialstreifen. Anschließend wird das gestanzte Band 11 wieder zu einem Coil aufgewickelt, welches dann für den Fertigungsprozess eines Schicht- Wärmeübertragers, d. h. den Aufbau eines Stapels von Trennplatten und Lotfolien verwendbar ist.

Claims

Lotfolie zum Löten von Bauteilen, insbesondere Platten von Wärmeübertragern, wobei die Lotfolie eine an die zu lötenden Bauteile angepasste Kontur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotfolie (12) als Teil eines Bandes (11) von miteinander durch Materialbrücken (13) verbundenen Einzelfolien (12) herstellbar ist.
Lotfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbrücken als Sollbruchstellen (13, 13c) ausgebildet sind. 3 Lotfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfolien (12) einzeln vom Band (11) abtrennbar, insbesondere abreißbar sind.
Lotfolie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (11) zu einem Bandwickel (Coil) aufwickelbar ist.
Lotfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbrücken als Stege (13) ausgebildet und dass zwischen den Stegen (13) Spalte (14) belassen sind.
Lotfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfolien (12) mit den Materialbrücken (13) durch Stanzen aus einem Halbzeugband herstellbar sind.
Lotfolie nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbrücken (13) eine Einschnürung (13c) aufweisen.
Lotfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbrücken bzw. Stege (13) als Anzeigefahnen (13a, 13b) ausgebildet sind, die nach dem Abreißen der Einzelfolien (12') über deren Kontur hinausstehen.
Lotfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Einzelfolien (12, 12') rechteckig oder quadratisch ausgebildet ist.
Verwendung der Lotfolie (12') nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von gelöteten Platten-, insbesondere Schicht-Wärmeübertragern (1).