DE19515909C2 - Zinc brazing process for the production of brazed heat exchangers - Google Patents
Zinc brazing process for the production of brazed heat exchangersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Zinklöt-Verfahren zur Herstellung von hartgelöteten Wärmetauschern, bei dem extrudierte Alumi niumteile, insbesondere Aluminiumrohre galvanisch oder durch ein Spritzverfahren mit einer Zinkschicht und einem Flussmit tel versehen werden, ehe sie zusammen mit anderen, nicht ver zinkten oder verzinkten Teilen zusammengesetzt und bei etwa 600°C verlötet werden.The invention relates to a zinc soldering process for the production of brazed heat exchangers, with the extruded aluminum nium parts, in particular aluminum pipes galvanically or through a spraying process with a zinc layer and a flux with tel before being shared with others, not ver zinc-coated or galvanized parts assembled and at about 600 ° C are soldered.
Es ist bekannt (SAE Technical Paper Series Nr. 930152; Morley und Syslak "Zink Brazing of Automotive Aluminum Heat Ex changers", International Congress and Exposition Detroit, Mi chigan, USA, 01.- 05.03.1993) Wärmetauscher aus Mehrkammer aluminiumrohren mit jeweils zwischen benachbarten Rohren an geordneten Wellrippen herzustellen, bei dem die Aluminiumroh re mit einer Zinkschicht versehen waren, die mit einer Fluss mittelschicht versehen wurden und dann mit nicht verzinkten Wellrippen durch einen Lötvorgang, bei dem kurzfristig eine Temperatur von 600°C erreicht wird, fest miteinander verlötet werden konnten. Diese so behandelten Aluminiumrohre sind auch mit Sammelkästen an beiden Enden versehen worden, so dass ein für die Funktion geeigneter Wärmetauscher vorlag.It is known (SAE Technical Paper Series No. 930152; Morley and Syslak "Zink Brazing of Automotive Aluminum Heat Ex changers ", Detroit International Congress and Exposition, Wed. chigan, USA, March 1 - March 5, 1993) Multi-chamber heat exchanger aluminum tubes with each between adjacent tubes orderly corrugated ribs to manufacture, in which the aluminum tube re were provided with a layer of zinc with a flow middle layer and then with non-galvanized Corrugated fins through a soldering process, in which a short-term Temperature of 600 ° C is reached, soldered together could become. These aluminum tubes treated in this way are also with collection boxes at both ends, so that a suitable heat exchanger was available.
Bei diesem bekannten Verfahren, bei dem man auf die sonst üb liche Lotplattierung der später zu verlötenden Teile verzich ten kann, muß das Flussmittel in einem gesonderten Arbeits gang auf die verzinkten Aluminiumrohre aufgebracht und an schließend sorgfältig getrocknet werden. Dies ist, obwohl das Zinklöten Vorteile gegenüber dem üblichen Löten hat, verhält nismäßig aufwendig.In this known method, in which one otherwise on the usual no solder plating of the parts to be soldered later the flux must be in a separate work applied to the galvanized aluminum pipes and on finally be dried carefully. This is, although that Zinc soldering has advantages over conventional soldering behaves expensive.
Bei solchen Zinklöt-Verfahren ist es auch bekannt als Fluss mittel Mischungen von Kaliumfluoraluminat-Komplexen, wie bei spielsweise K3AlF6 und KAlF4 zu verwenden, wie sie in der US-A 3 951 328 beschrieben sind, die das bekannte Nocolok®- Lötverfahren beschreibt, das auch in der EP 0 237 164 A1 er wähnt ist.In such zinc soldering processes, it is also known to use flux mixtures of potassium fluoroaluminate complexes, such as, for example, K 3 AlF 6 and KAlF 4 , as described in US Pat. No. 3,951,328, which describes the known Nocolok® Describes the soldering process, which is also mentioned in EP 0 237 164 A1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs ge nannte Zinklöt-Verfahren zu vereinfachen. Die Erfindung be steht bei einem Zinklöt-Verfahren der eingangs genannten Art darin, dass das Flussmittel mit dem Zink zusammen in einem Arbeitsgang auf die Teile dadurch aufgebracht wird, dass das Flussmittel einem Zinkbad beigemischt wird und dass als Flussmittel ein an sich bekanntes Gemisch von Kaliumfluoralu minat-Komplexen (K1-3AlF4-6) mit einem Schmelzpunkt über 560°C verwendet wird. Durch diese Maßnahme ist das gesonderte Befluxen der zu verbindenden Teile und ein gesonderter Trock nungsvorgang nicht mehr erforderlich. Das Flussmittel kann in einfacher Weise, beispielsweise einem Zinkbad, beigemischt werden, in welches die zu verzinkenden Aluminiumteile ge taucht und auf galvanischem Wege mit der Zinkschicht versehen werden. Es hat sich gezeigt, dass sich bei diesem Vorgang auch das Flussmittel auf die zu verzinkenden Teile aufbringen lässt und dass es beim Lötvorgang in der gewünschten Weise wirksam wird.The invention has for its object to simplify the above-mentioned zinc soldering process. The invention is in a zinc soldering process of the type mentioned in that the flux is applied together with the zinc to the parts in one operation in that the flux is mixed with a zinc bath and that as a flux a known mixture of potassium fluoralu minat complexes (K 1-3 AlF 4-6 ) with a melting point above 560 ° C is used. By this measure, the separate fluxing of the parts to be connected and a separate drying process are no longer necessary. The flux can be admixed in a simple manner, for example a zinc bath, into which the aluminum parts to be galvanized are dipped and galvanically coated with the zinc layer. It has been shown that the flux can also be applied to the parts to be galvanized during this process and that it becomes effective in the desired manner during the soldering process.
Das Zinkbad kann zum einen dazu verwendet werden, die Alumi niumteile galvanisch zu verzinken, es kann aber auch dazu dienen, das Material für die Durchführung eines Spritzverfah rens zu liefern, mit dem Zink und Flussmittel auf die Teile aufgesprüht werden. Auch in diesem Fall kann das Flussmittel beim späteren Lötvorgang wirksam werden.The zinc bath can be used on the one hand, the Alumi galvanizing nium parts, but it can also do so serve the material for carrying out a spraying process rens to deliver with the zinc and flux on the parts be sprayed on. In this case too, the flux can become effective during the later soldering process.
Es hat sich auch gezeigt, dass mit dem neuen Verfahren ein Wärmetauscher hergestellt werden kann, der aus extrudierten Aluminiumrohren mit zwischen benachbarten Rohren angeordneten Wellrippen besteht und der mit mindestens einem einem der Rohrenden zugeordneten Sammler versehen ist und bei dem der Sammler aus einem nicht lotplattierten Material und/oder aus einem extrudierten Profil besteht, das sich in der üblichen Weise nicht lotplatieren läßt. In überra schender Weise kann die Zinkverlötung auch zwischen den mit der Zinkschicht und der Flußmittelschicht ver sehenen Aluminiumrohren und dem Sammler durchge führt werden, ohne daß besondere zusätzliche Maßnah me getroffen werden müssen. Ein solcher Wärmetau scher macht ein Befluxen und ein anschließendes Trock nen nicht notwendig. Es entstehen daher auch keine schädlichen Abgase. Weil die Oberfläche, auch des Sammlers, nicht mit Flußmittel beaufschlagt zu werden braucht, entsteht ein besserer Kondenswasserablauf. Die Teile sind auch besser lackierbar und es können die kostengünstigen stranggepreßten Profile verwendet werden, die, da sie nicht plattiert sind, korrosionsresi stent sind.It has also been shown that using the new method Heat exchanger can be made from extruded Aluminum tubes arranged between adjacent tubes Corrugated ribs exist and that with at least one of the Pipe ends assigned collector is provided and in which the Collector made of a non-solder-clad material and / or an extruded profile that is in not solder plating in the usual way. In surra Zinc soldering can also occur between the ver with the zinc layer and the flux layer aluminum tubes and the collector be carried out without special additional measures me must be taken. Such a heat rope sher does a fluxing and a subsequent drying not necessary. Therefore, there are none harmful exhaust gases. Because the surface, also of the Collector not to be charged with flux needs, there is a better condensation drainage. The parts are also easier to paint and they can inexpensive extruded profiles used which, since they are not plated, are corrosion-resistant are stent.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele ei nes nach dem neuen Verfahren hergestellten Wärme tauschers gezeigt, die anschließend beschrieben werden.In the drawing, two embodiments are egg heat produced using the new process exchangers shown, which are described below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Teil eines nach der Erfindung hergestell ten Wärmetauschers mit einem Sammelrohr mit Kreis querschnitt und Fig. 1 shows a part of a manufactured according to the invention th heat exchanger with a manifold with a circular cross section
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Wärmetauschers ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem Sammelrohr mit nicht kreisför migen Querschnitt. Fig. 2 shows a section of a heat exchanger similar to FIG. 1, but with a manifold with a non-circular cross-section.
In der Fig. 1 ist ein Teil eines Wärmetauschers ge zeigt, der mehrere, mit ihren größeren Seitenflächen parallel zueinander ausgerichtete Mehrkammerrohre (1) aufweist, die jeweils aus Aluminium bestehen und nach dem vorher geschilderten Verfahren entweder gal vanisch oder durch ein Sprühverfahren mit einer Zink schicht in der Größenordnung von etwa 2 bis 6 µ verse hen wurden. Sowohl beim galvanischen Verzinken als auch für das Sprühverfahren wird dabei eine Mischung aus Zink und Flußmittel verwendet, wobei für das galva nische Verzinken das Flußmittel in etwa einer Menge dem Zinkbad beigemengt wird, die der bei der üblichen Befluxung erforderlichen Flußmittelmenge entspricht. Ebenso ist dies der Fall bei der Aufbereitung des flüssi gen Ausgangsmaterials für ein Sprühverfahren. Die ex trudierten Mehrkammeraluminiumrohre sind daher mit einer Zinkschicht versehen, die Flußmittel enthält.In Fig. 1 is a part of a heat exchanger ge shows the multiple, with their larger side surfaces aligned parallel to each other multi-chamber tubes ( 1 ), each consisting of aluminum and according to the previously described method either gal vanisch or by a spraying process with a zinc layer in the order of magnitude of about 2 to 6 μ were provided. Both in galvanizing and for the spraying process, a mixture of zinc and flux is used, with the flux being added to the zinc bath in approximately an amount for galvanizing, which corresponds to the amount of flux required for the usual fluxing. This is also the case with the preparation of the liquid starting material for a spraying process. The extruded multi-chamber aluminum tubes are therefore provided with a zinc layer that contains flux.
Zwischen jeweils zwei benachbarten Aluminiumroh ren (1) sind Wellrippenstreifen (2) vorgesehen, deren Kämme die Seitenwände der Aluminiumrohre (1) be rühren. Alle Aluminiumrohre, die als Flachrohre ausge bildet sind, stecken in Schlitzen (3) eines Sammelrohres (4) mit Kreisquerschnitt, das ebenfalls aus Aluminium besteht, aber nicht vorbehandelt ist, also auch nicht lot plattiert ist. Als Flußmittel kann ein Flußmittel verwen det werden, wie es auch für das bekannte Nocoloklöt verfahren eingesetzt wird.Between each two adjacent aluminum tubes ( 1 ) corrugated fin strips ( 2 ) are provided, the ridges of which touch the side walls of the aluminum tubes ( 1 ). All aluminum tubes, which are formed as flat tubes, are in slots ( 3 ) of a header tube ( 4 ) with a circular cross section, which is also made of aluminum, but is not pretreated, so it is not solder plated. A flux can be used as a flux, as is also used for the known Nocoloklöt process.
Der so vorbereitete Wärmetauscher kann in einem Lötofen insgesamt verlötet werden, wobei in bekannter Weise kurzfristig eine Temperatur von etwa 600°C er reicht wird. Die Aluminiumrohre (1) verbinden sich bei diesem Lötvorgang, bei dem Zink in benachbarte Me tallschichten diffundiert, sowohl mit den Wellrippen streifen (2) als auch mit dem Sammelrohr (4). Bei diesem Lötvorgang kann daher der sonst notwendige Vorgang des Aufbringens von Flußmittel gespart werden.The heat exchanger thus prepared can be soldered as a whole in a soldering furnace, a temperature of about 600 ° C. being reached for a short time in a known manner. The aluminum tubes ( 1 ) connect in this soldering process, in which zinc diffuses into adjacent metal layers, both with the corrugated fins ( 2 ) and with the collecting tube ( 4 ). With this soldering process, the otherwise necessary process of applying flux can be saved.
Die Fig. 2 zeigt einen Wärmetauscher ähnlich Fig. 1. Gleiche Teile sind daher auch mit gleichen Bezugszei chen versehen worden. Unterschiedlich ist hier, daß der Sammler (4') keinen Kreisquerschnitt aufweist, sondern eine flache, mit den Schlitzen (3) versehenen Bodenflä che und im übrigen einen etwa halbrunden Querschnitt besitzt. Dieser Sammler (4') kann beispielsweise aus stranggepreßten unbehandeltem Aluminium bestehen. Möglich wäre es auch, dem Sammler (4') einen rechtec kigen Querschnitt zu geben, wie gestrichelt angedeutet ist. Fig. 2 shows a heat exchanger similar to Fig. 1. The same parts have therefore been provided with the same reference characters Chen. The difference here is that the collector ( 4 ') has no circular cross-section, but a flat surface with the slots ( 3 ) provided on the bottom surface and, moreover, an approximately semicircular cross-section. This collector ( 4 ') can consist, for example, of extruded, untreated aluminum. It would also be possible to give the collector ( 4 ') a rectangular cross-section, as indicated by dashed lines.
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