DE102008052785B4 - Flat tube and manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Flachrohr für Wärmetauscher, mit zwei Schmalseiten und zwei Breitseiten welches aus wenigstens drei Blechstreifen (a; b; c) mit verformten Längsrändern (a1, a2; b1, b2; c1, c2) herstellbar ist, wobei zwei Blechstreifen (a, b) zur Bildung der Wand des Flachrohres mit Längsnähten an einer Abstufung (A) verbunden sind und wobei der dritte Blechstreifen einen gewellten Inneneinsatz (c) im Flachrohr darstellt, der mittels seiner verformten Längsränder (c1; c2) beide Schmalseiten verstärkt, wobei Blechstreifen (a; b; c) aus einer Aluminiumlegierung bestehen und bedarfsgerecht mit einer AISi - Lotschicht (L) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die verformten Längsränder (c1, c2) des gewellten Inneneinsatzes (c) zwischen den verformten Längsrändern (a2; b1; a1; b2) der zwei die Wand bildenden Blechstreifen (a, b) angeordnet sind, um die verstärkten Schmalseiten auszubilden, wobei die Aluminiumlegierung der Blechstreifen oder / und die Lotschicht einen Magnesiumgehalt von wenigstens 0,15 bis 1,75 Gewichtsprozent aufweist.Flat tube for heat exchangers, with two narrow sides and two broad sides, which can be produced from at least three metal strips (a; b; c) with deformed longitudinal edges (a1, a2; b1, b2; c1, c2), with two metal strips (a, b) for formation of the wall of the flat tube are connected with longitudinal seams at a step (A) and the third sheet metal strip represents a corrugated inner insert (c) in the flat tube, which reinforces both narrow sides by means of its deformed longitudinal edges (c1; c2), with sheet metal strips (a; b ; c) consist of an aluminum alloy and are provided with an AISi solder layer (L) as required, characterized in that the deformed longitudinal edges (c1, c2) of the corrugated inner insert (c) lie between the deformed longitudinal edges (a2; b1; a1; b2 ) of the two metal strips (a, b) forming the wall are arranged in order to form the reinforced narrow sides, the aluminum alloy of the metal strips and/or the solder layer having a magnesium content of at least 0.1 5 to 1.75% by weight.
Description
Die Erfindung betrifft ein Flachrohr für Wärmetauscher, mit zwei Schmalseiten und zwei Breitseiten, welches aus wenigstens drei Blechstreifen mit verformten Längsrändern herstellbar ist, wobei zwei Blechstreifen zur Bildung der Wand des Flachrohres mit Längsnähten an einer Abstufung verbunden sind und wobei der dritte Blechstreifen einen Inneneinsatz im Flachrohr darstellt, der mittels seiner verformten Längsränder beide Schmalseiten verstärkt, wobei die aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Blechstreifen bedarfsgerecht mit einer Lotschicht versehen sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Herstellungsverfahren für Flachrohre.The invention relates to a flat tube for heat exchangers, with two narrow sides and two broad sides, which can be produced from at least three metal strips with deformed longitudinal edges, two metal strips being connected to form the wall of the flat tube with longitudinal seams at a step, and the third metal strip having an inner insert in the Represents flat tube, which reinforces both narrow sides by means of its deformed longitudinal edges, the metal strips consisting of an aluminum alloy being provided with a layer of solder as required. The invention also relates to a manufacturing method for flat tubes.
Das vorstehend beschriebene Flachrohr ist aus der
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Beibehaltung der Ausbildung von zwei verstärkten Schmalseiten des Flachrohres, einen Vorschlag zu unterbreiten, der das qualitätsgerechte CAB - Löten des Flachrohres ohne Einsatz von Flussmittel gestattet.The object of the invention is to make a proposal while maintaining the formation of two reinforced narrow sides of the flat tube, which allows quality CAB soldering of the flat tube without the use of flux.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich mit einem Flachrohr, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.The solution according to the invention results from a flat tube which has the features of claim 1 .
Weil die verformten Längsränder des Inneneinsatzes zwischen den verformten Längsrändern der die Wand bildenden zwei Blechstreifen angeordnet sind und weil die Aluminiumlegierung der Blechstreifen oder/und die Lotschicht einen Magnesiumgehalt (Mg) von wenigstens 0,15 bis 1,75 Gewichtsprozent enthält, hat sich überraschend ergeben, dass die CAB - Lötung ohne den Einsatz von Flussmittel in hoher Qualität möglich ist. Das erste Teilmerkmal führt - wie sich gezeigt hat, aber nicht unbedingt zu erwarten war - zu einer festeren Anlage der Längsränder aneinander, was für die CAB - Lötung ohne Flussmittel eine wichtige Voraussetzung ist. Das zweite Teilmerkmal führt zu einer das Flussmittel beim CAB - Löten ersetzenden Wirkung, nämlich zum wenigstens teilweisen Aufbrechen der Oxidschicht durch wenigstens teilweise ausdampfendes Magnesium. Das wiederum führt zu einer Reduktion der Restsauerstoffkonzentration der Atmosphäre in der Kavität durch Bildung von Magnesiumoxid und damit zur Vermeidung einer Reoxidation der Aluminiumoberfläche und in der Folge zum besseren Fließen des Lotes bzw. zu qualitätsgerechten Lötverbindungen. Der Einsatz von Flussmittel wird nicht nur im Bereich der Längsränder des Flachrohres sondern ganz und gar vermieden. Dass auch im Inneren des Flachrohres kein Flussmittel zur Anwendung kommen muss, wird auf die zahlreichen kleinen Kanäle im Flachrohr zurückgeführt, die durch den gewellten Inneneinsatz geschaffen werden und die eine vorteilhafte Mikroatmospärenbildung im Inneren des Flachrohres erzeugen bzw. unterstützen.Because the deformed longitudinal edges of the inner insert are arranged between the deformed longitudinal edges of the two sheet metal strips forming the wall and because the aluminum alloy of the sheet metal strips and/or the solder layer contains a magnesium content (Mg) of at least 0.15 to 1.75 percent by weight, surprising results have been found that the CAB - soldering is possible without the use of flux in high quality. The first partial feature leads - as has been shown, but was not necessarily to be expected - to a firmer contact between the longitudinal edges, which is an important prerequisite for CAB soldering without flux. The second partial feature leads to an effect replacing the flux in CAB soldering, namely to the at least partial breaking up of the oxide layer by at least partially evaporating magnesium. This in turn leads to a reduction in the residual oxygen concentration in the atmosphere in the cavity through the formation of magnesium oxide and thus to avoiding re-oxidation of the aluminum surface and, as a result, to better flow of the solder and to quality soldered joints. The use of flux is avoided not only in the area of the longitudinal edges of the flat tube, but entirely. The fact that no flux has to be used inside the flat tube is attributed to the numerous small channels in the flat tube, which are created by the corrugated inner insert and which create or support an advantageous micro-atmosphere formation inside the flat tube.
Der Mangangehalt des Grundwerkstoffs der Blechstreifen sollte 0,5 - 2,0 Gewichtsprozent betragen. Der Siliziumgehalt im Grundwerkstoff der Blechstreifen beträgt etwa 1,0 Gewichtsprozent oder zwischen 6,0 und 14,0 Gewichtsprozent in der Lotschicht. Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit können im Grundwerkstoff der Blechstreifen und / oder in der Lotschicht weitere Zusätze wie Si, Cu, Ti, und/oder Zr enthalten sein. Der Rest besteht aus Reinaluminium mit unvermeidbaren Beimengungen.The manganese content of the base material of the sheet metal strips should be 0.5 - 2.0 percent by weight. The silicon content in the base material of the metal strips is about 1.0 percent by weight or between 6.0 and 14.0 percent by weight in the solder layer. To improve the corrosion resistance, the base material of the metal strips and/or the solder layer can contain additional additives such as Si, Cu, Ti and/or Zr. The rest consists of pure aluminum with unavoidable admixtures.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Flachrohres besteht darin, dass die Längsränder des Inneneinsatzes einen zurückgesetzten Abstand von der Abstufung in den Wandteilen aufweist. (Ansprüche 2-4) Es hat sich gezeigt, dass es im Zuge der Lötung zu Ausblühungen von Magnesiumoxid an der Abstufung kommen kann, wodurch die Weiterverarbeitung der Flachrohre beeinträchtig wird. Die Enden solcher Flachrohre können beispielsweise in Öffnungen von Kunststoffsammelkästen eingeklebt werden. Man musste feststellen, dass die Qualität der Klebeverbindung durch Kontakt mit Magnesiumoxid leidet. Die beschriebene Weiterbildung verhindert den erwähnten Kontakt.An advantageous further development of the flat tube is that the longitudinal edges of the inner insert are set back from the gradation in the wall parts. (Claims 2-4) It has been shown that in the course of the soldering, magnesium oxide can efflorescence on the gradation, which impairs the further processing of the flat tubes. The ends of such flat tubes can be glued into openings in plastic collection boxes, for example. It was found that the quality of the adhesive bond suffers from contact with magnesium oxide. The development described prevents the mentioned contact.
Eine erhebliche erfinderische Tätigkeit war außerdem erforderlich, um die Herstellbarkeit des solchermaßen ausgebildeten Flachrohres auf einer Walzenstraße zu ermöglichen. Das Herstellungsverfahren für Flachrohre, mit zwei Wandteilen und einem Inneneinsatz, aus drei endlosen Blechstreifen auf einer mit Walzen ausgerüsteten Walzenstraße, wobei der Inneneinsatz in Längsrichtung des Flachrohres bzw. des Inneneinsatzes wellig gewalzt, mit bogenartigen Längsrändern ausgestattet und zwischen den zwei Wandteilen eingefügt wird, die mit einem größeren und einem kleineren bogenartigen Längsrand ausgebildet werden, sieht erfindungsgemäß vor, dass bereits vor der Fertigstellung der bogenartigen Längsränder des gewellten Inneneinsatzes entweder das eine Wandteil und der Inneneinsatz oder beide Wandteile und der Inneneinsatz aneinander angelegt werden, und dass danach die bogenartigen Längsränder des Inneneinsatzes fertig ausgebildet werden, wobei auch die Flachrohrausbildung abgeschlossen wird. Im Ergebnis eines solchermaßen durchgeführten Herstellungsverfahrens ist ein Flachrohr entstanden, bei dem die Längsränder des Inneneinsatzes zwischen den Längsrändern der Wandteile des Flachrohres angeordnet sind.Considerable inventive activity was also required to enable the flat tube designed in this way to be manufacturable on a rolling train. The manufacturing process for flat tubes, with two wall parts and an inner insert, from three endless sheet metal strips on a rolling train equipped with rollers, with the inner insert being rolled in a wavy manner in the longitudinal direction of the flat tube or the inner insert, equipped with arc-like longitudinal edges and inserted between the two wall parts, which are formed with a larger and a smaller arcuate longitudinal edge, the invention provides that before the arcuate longitudinal edges of the corrugated inner insert are completed, either one wall part and the inner insert or both wall parts and the inner insert are placed against one another, and that the arcuate longitudinal edges of the Inner insert are finished, with the flat tube training is completed. As a result of a manufacturing process carried out in this way, a flat tube is produced in which the longitudinal edges of the inner insert are arranged between the longitudinal edges of the wall parts of the flat tube.
Weitere Merkmale befinden sich in den beigefügten Patentansprüchen. Außerdem gehen die Merkmale und deren Wirkungen auch aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, wozu auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.Further features can be found in the appended claims. In addition, the features and their effects are also apparent from the following description of an exemplary embodiment, for which reference is made to the accompanying drawings.
Die Zeichnungen zeigen Folgendes:
-
1 Gleichzeitige Zusammenführung der zwei Wandteile und des Inneneinsatzes zum Flachrohr; -
2 Zusammenführung eines Wandteiles mit dem Inneneinsatz mit anschließendem Anfügen des zweiten Wandteils; -
3 und4 zeigen die Situation nach der Zusammenführung von Wandteilen und Inneneinsatz; -
5 zeigt das fertige Flachrohr im Querschnitt; -
6 zeigt ein anderes fertiges Flachrohr; -
7 zeigt ein weiteres fertiges Flachrohr im Querschnitt (teilweise); -
8 zeigt eine Skizze eines beschichteten Blechstreifens;
-
1 Simultaneous merging of the two wall parts and the inner insert to form a flat tube; -
2 merging of a wall part with the inner insert with subsequent attachment of the second wall part; -
3 and4 show the situation after merging wall parts and interior insert; -
5 shows the finished flat tube in cross section; -
6 shows another finished flat tube; -
7 shows another finished flat tube in cross section (partly); -
8th shows a sketch of a coated metal strip;
Die
Die
Gemäß dem gegenwärtigen Erkenntnisstand ist es allerdings vorteilhafter, die zweite, in den
Die Abstufungen A befinden sich in den Breitseiten, jedoch recht nahe zu den Schmalseiten des Flachrohres.The gradations A are on the broad sides, but very close to the narrow sides of the flat tube.
Die
Eine nicht gezeigte andere Weiterbildung verzichtet auf die zweite Abstufung A1 und weist lediglich den „zurückgesetzten“ Inneneinsatz auf. Der Abstand d zwischen den Enden der großen bogenförmigen Längsränder und den Längsrändern des Inneneinsatzes c könnte dann etwas größer gewählt werden als in der
In einem Ausführungsbeispiel befindet sich eine Lotbeschichtung L nur jeweils an den Außenseiten der Wandteile a, b, wegen der Verlötung mit nicht gezeigten luftseitigen Rippen. Dabei ist der Inneneinsatz c auf beiden Seiten mit Lot beschichtet. Hierbei befindet sich ein Mg-Anteil von etwa 0,3 Gewichtsprozent in der AISi-Lotbeschichtung L des Inneneinsatzes c oder auch im Grundwerkstoff K des Inneneinsatzes c. (
In einem anderen Ausführungsbeispiel befindet sich die Lotbeschichtung L auf beiden Seiten der Wandteile a, b. (
Die angegebenen Magnesiumanteile verstehen sich stets entweder als Anteil in der Lotschicht L bzw. des Grundwerkstoffs K oder als Summe aus einzelnen Magnesiumanteilen im Grundwerkstoff K und in der Lotschicht L.The specified magnesium proportions are always understood to be either the proportion in the solder layer L or the base material K or the sum of the individual magnesium proportions in the base material K and in the solder layer L.
Die Blechdicke der Wandteile a, b einschließlich der Lotbeschichtung L liegt je nach Applikation zwischen 0,15 mm oder etwas weniger, und bis maximal 0,25 mm. Die Blechdicke des Inneneinsatzes c liegt zwischen 0,03 mm und 0,10 mm. Die
Das Flachrohr gemäß
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