DE3928308C2

DE3928308C2 - Verfahren zum Verlöten eines Rohrendes mit einem Gegenstück

Info

Publication number: DE3928308C2
Application number: DE3928308A
Authority: DE
Inventors: Kunitoshi Murofushi
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1989-08-26
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2009-08-27
Also published as: GB8919366D0; US5251714A; GB2222107B; KR900002887A; GB2222107A; JPH0259171A; JP2839096B2; KR930001515B1; DE3928308A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten des Endes eines Rohres mit einem Gegenstück, das ein rohrförmiges Verbindungsteil aufweist. Dieses Verfahren ist zum Verlöten von Metallrohren relativ geringen Außendurchmessers von nicht mehr als 30 mm in einem Ofen vorgesehen, die im allgemeinen in einem Automobil oder einer anderen Maschine oder Vorrichtung verlegt sind, beispielsweise als Leitung zum Fördern von Öl oder Luft.

Ein bisher bekanntes Verfahren zum Löten zweier Metallgegenstände in einem Ofen besteht wie in Fig. 3 gezeigt, im wesentlichen aus den Schritten:

- Einsetzen eines Endabschnittes eines Rohres oder Rohrstückes (P′), dessen ursprünglicher Durchmesser beibehalten wird, in ein rohrförmiges Verbindungsteil (12) eines Gegenstückes (11) durch Pressen des Endabschnittes des Rohres (P′) in Anlage mit der Innenumfangsfläche des Verbindungsteiles (12) oder durch Heftschweißen des Rohres (P′) und des rohrförmigen Verbindungsteiles (12) des Gegenstückes (11) infolge des Toleranzspiels zwischen dem Rohr (P′) und dem Gegenstück (11) oder durch Plasmaschweißen,
- Eindringen eines Lötmaterials in den Bereich zwischen dem äußeren Endabschnitt des Rohres (P′) und der inneren Umfangswand des Verbindungsteiles (12) des Gegenstücks (11), und
- gegenseitiges Verlöten (W′) durch Verschmelzen des Lötmaterials beim Durchgang durch einen Ofen.

Gemäß diesem bekannten Verfahren zum Löten in einem Ofen ist aufgrund der Ausbildung des Endabschnittes des Rohrstückes (P′), dessen Außendurchmesser beibehalten wird, das Lötmaterial nicht geeignet, in den innersten Bereich der Verbindungsstelle einzudringen, während der Endabschnitt des Rohres (P′) fest gegen die Innenumfangsfläche des rohrförmigen Verbindungsteils (12) des Gegenstückes (11) gepreßt wird. Darüber hinaus können die entsprechenden Verbindungsstellen des Rohres (P′) und des Gegenstückes (11) ungenau positioniert sein, so daß das Verlöten in bezug auf diese Bereiche ungleichmäßig ausgeführt wird, da das Toleranzspiel übermäßig groß ist. Im Falle des Heftschweißens mittels Plasmaschweißens ist der Arbeitsvorgang selbst problematisch, wobei sich das Gefüge des Rohres während des Erhitzens verschlechtert, da es eine geringere Wanddicke aufweist als das rohrförmige Verbindungsteil des Gegenstückes. Dadurch können im Endabschnitt des Rohres durch das ungleichmäßige Verlöten, insbesondere beim Auftreten von Vibrationen während der Anbringung der Rohrleitung, Risse und Brüche auftreten.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der US-PS 3 793 704 zum Montieren von zwei ineinandergesteckten Teilen bekannt, von denen zumindest das äußere Teil ein Rohr ist. Das Rohr weist einen gegenüber dem einzusetzenden Teil einen erweiterten Abschnitt auf, so daß ein relativ großer Spalt erzeugt wird. Zwischen dem erweiterten Abschnitt des Rohres und dem Außendurchmesser des aufgenommenen Teiles wird ein Lötmaterial eingebracht, welches aushärtet, wobei eine relativ dicke Schicht aus Lötmaterial gebildet wird.

Darüber hinaus ist aus der GB-PS 470 669 eine Metallrohrverbindung bekannt, bei der ein Rohrende oder Rohrteil keine Erweiterung oder Verengung aufweist, sondern eine Hülse umfaßt. Hierbei kann das Lötmaterial immer nur partiell in einer Rille verlaufen, die durch eine geringe Vertiefung oder Erweiterung der Hülse ausschließlich im Endbereich der Hülse gebildet wird. Eine Kapillarwirkung des Lötmaterials wird dabei nicht erzielt.

Schließlich offenbart die GB-PS 15 12 961 eine Metallrohrverbindung, wobei an einem der Rohre axial verlaufende und sich radial erstreckende Aufweitungen bzw. Verengungen vorgesehen sind, die lediglich abschnittsweise am Umfang des Rohres verteilt sind. Der Fluß des Lotmaterials erfolgt hierbei durch einen relativ breiten Spalt zwischen den Aufweitungen bzw. Verengungen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verlöten des Endes eines Rohres mit einem Gegenstück zu schaffen, insbesondere mittels eines Durchlaufofens, bei dem das Lot ausreichend in den innersten Bereich der Verbindungsstelle der angrenzenden Flächen des Rohres und des Gegenstückes eindringt, und bei dem Abweichungen von der relativen Position des Rohrstückes zum Gegenstück während der gegenseitigen Befestigung beseitigt werden, um ein sauber verlötetes Verbindungselement zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus sollen die übrigen Nachteile des beschriebenen Standes der Technik beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Verfahrensschritte gelöst:

- Verformung eines Abschnittes im Endbereich des Rohres zur Ausbildung eines ringförmigen, zum übrigen Rohrdurchmesser radial verengten Wandabschnittes mit einem Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des rohrförmigen Verbindungsteiles entspricht,
- Aufschieben des Rohrendes auf das Gegenstück, so daß die Innenfläche des verengten ringförmigen Wandabschnittes des Rohres an der Außenfläche des Verbindungsteiles des Gegenstückes zur Anlage kommt, und der nicht verengte Endbereich des Rohres mit der Außenwand des Verbindungsteiles im Überlappungsbereich einen Spalt mit einer Breite von weniger als 0,3 mm aufweist,
- Anbringen des Lotmaterials nahe dem Spalt, und
- Erwärmen des Rohres und des Gegenstückes auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotmaterials, so daß das Lotmaterial in den Spalt infolge der Kapillarwirkung eindringt und die gegenüberliegenden Wandflächen miteinander verlötet.

Die Aufgabe wird auch durch die Verfahrensschritte gelöst:

- Verformung eines Abschnittes des Rohres zur Ausbildung eines ringförmigen, zum übrigen Rohrdurchmesser radial erweiterten Wandabschnittes mit einem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des rohrförmigen Verbindungsteiles entspricht, wobei der radial erweiterte Wandabschnitt soweit vom Ende des Rohres beabstandet ist, daß er innerhalb des Verbindungsteils an dessen offenem Ende zu liegen kommt,
- Einschieben des Rohrendes in das Gegenstück, so daß die Außenfläche des erweiterten ringförmigen Wandabschnittes des Rohres an der Innenfläche des Verbindungsteils des Gegenstückes zur Anlage kommt und der nicht geweitete Endbereich des Rohres mit der Innenwand des Verbindungsteiles im Überlappungsbereich einen Spalt mit einer Breite von weniger als 0,3 mm aufweist,
- Anbringen des Lotmaterials nahe dem Spalt, und
- Erwärmen des Rohres und des Gegenstückes auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotmaterials, so daß das Lotmaterial in den Spalt infolge der Kapillarwirkung eindringt und die gegenüberliegenden Wandflächen miteinander verlötet.

In bevorzugter Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Breite des Spaltes nicht mehr als 0,05 mm.

Durch diese Lötverfahren kann ein extrem geringer Spaltabstand, der für das Löten erforderlich ist, zwischen den sich gegenüberliegenden Umtangsflächen des Rohres und des Verbindungsteiles aufgrund des radial verengten bzw. erweiterten Wandabschnittes des Rohres erhalten werden, um die Umtangsflächen des Wandabschnittes des Rohres und des rohrförmigen Verbindungsteils des Gegenstückes optimal miteinander zu verbinden. Dadurch wird gewährleistet, daß das Lötmaterial genügend in den Spaltabstand zwischen Rohr und Gegenstück eindringt und diese Teile gleichzeitig durch das Lötmaterial gleichmäßig durch die Wärmeeinwirkung in aneinandergrenzender Lage gehalten werden. Dadurch wird ein sauber verlötetes Erzeugnis erhalten.

Anhand von zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt des zu verbindenden Rohres und des Gegenstückes nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt des zu verbindenden Rohres und des Gegenstückes nach einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt des zu verbindenden Rohres und des Gegenstückes, die nach einem herkömmlichen Lötverfahren hergestellt sind.

Ein Gegenstück 1 besteht gemäß den Fig. 1 und 2 aus einem Metallendverbinder oder einem Metallbasisteil, das als Verbindungsstück vorgesehen ist. Dieses weist ein rohrförmiges Verbindungsteil 2 auf. In oder auf dieses Verbindungsteil 2 wird ein Rohr P eingesetzt, welches einen geringfügig radial erweiterten Wandabschnitt P1 (Fig. 1) bzw. einen leicht radial verengten Wandabschnitt P2 (Fig. 2) aufweist, die durch einen Aufweitungsvorgang bzw. einen Quetschvorgang gebildet werden, um einen Lötspaltabstand zwischen dem Rohr P und dem Verbindungsteil 2 des Gegenstücks 1 zu erreichen, der 0,3 mm nicht übersteigt und der bis auf etwa 0,05 mm abfällt. Wenn der radial erweiterte Wandabschnitt P1 oder der radial verengte Wandabschnitt P2 in gegenseitiger Anlage mit der inneren Umfangswand (Fig. 1) bzw. der äußeren Umfangswand (Fig. 2) des rohrförmigen Verbindungsteils 2 des Gegenstücks 1 gekommen ist, werden die gegenseitig aneinanderliegenden Umtangsflächen in dieser Lage gehalten und begrenzen den minimalen Spaltabstand 3, der sich nahezu gleichmäßig in der Umfangsrichtung und in axialer Richtung des Rohres P und des Gegenstückes 1 erstreckt.

Dann wird ein aus Kupfer oder Messing bestehendes Lotmaterial mit Hilfe eines pastenartigen Materials oder eines Drahtmaterials in den Spalt 3 eingebracht. Das Rohr P und das Gegenstück 1 werden in diesem ineinandergesteckten Zustand auf einem gazeartigen Band befestigt und werden dann durch einen Ofen geführt und bei einer Temperatur erhitzt, die den Schmelzpunkt des Lötmaterials übersteigt. Dadurch wird das Lötmaterial geschmolzen und ermöglicht, daß der geringe Spaltabstand vollkommen aufgrund der Kapillarwirkung W verlötet wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein optimaler Lötspalt zwischen dem Endabschnitt des Rohres P und dem rohrförmigen Verbindungsteil 2 des Gegenstückes 1 ermöglicht, wobei sich dieser geringe Spaltabstand durch den leicht radial erweiterten Wandabschnitt P1 bzw. den leicht radial verengten Wandabschnitt P2 des Rohres P gegenüber dem rohrförmigen Verbindungsteil 2 des Gegenstückes ergibt. Infolge dieses optimalen Lötspaltes wird ein leichter Fluß des Lötmaterials in diesen Spaltabstand über die gesamte Länge des Spaltabstandes der Verbindung gewährleistet. Durch diesen geringen Spaltabstand 3 ergibt sich keine Möglichkeit der relativen Positionsveränderung des Rohres P gegenüber dem Gegenstück 1 während des Verbindungs- bzw. Lötvorganges in einem Durchlaufofen. Dabei wird das Verlöten gleichmäßig über den gesamten überdeckten Umfang des Rohres P bzw. des Gegenstückes 1 ausgeführt und somit ein sauber verlötetes Erzeugnis zur Verfügung gestellt. Ein Heftschweißen bzw. Plasmaschweißen ist nicht mehr erforderlich. Da das Schweißen entfällt, wird das Gefüge des Rohres P bzw. des Gegenstückes nicht mehr verschlechtert.

Claims

1. Verfahren zum Verlöten des Endes eines Rohres (P) mit einem Gegenstück (1), das ein rohrförmiges Verbindungsteil (2) aufweist, mit den Schritten:

- Verformung eines Abschnittes im Endbereich des Rohres (P) zur Ausbildung eines ringförmigen, zum übrigen Rohrdurchmeser radial verengten Wandabschnittes (P2) mit einem Innendurchmeser, der dem Außendurchmesser des rohrförmigen Verbindungsteils (2) entspricht,
- Aufschieben des Rohrendes auf das Gegenstück (1), so daß die Innenfläche des verengten ringförmigen Wandabschnittes (P2) des Rohres (P) an der Außenfläche des Verbindungsteils (2) des Gegenstückes (1) zur Anlage kommt und der nicht verengte Endbereich des Rohres (P) mit der Außenwand des Verbindungsteils (2) im Überlappungsbereich einen Spalt (3) mit einer Breite von weniger als 0,3 mm aufweist,
- Anbringen des Lotmaterials nahe dem Spalt (3), und
- Erwärmen des Rohres (P) und des Gegenstückes (1) auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotmaterials, so daß das Lotmaterial in den Spalt infolge der Kapillarwirkung eindringt und die gegenüberliegenden Wandflächen miteinander verlötet.

2. Verfahren zum Verlöten des Endes eines Rohres (P) mit einem Gegenstück (1), das ein rohrförmiges Verbindungsteil (2) aufweist, mit den Schritten:

- Verformung eines Abschnittes des Rohres (P) zur Ausbildung eines ringförmigen, zum übrigen Rohrdurchmesser radial erweiterten Wandabschnittes (P1) mit einem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des rohrförmigen Verbindungsteiles (2) entspricht, wobei der radial erweiterte Wandabschnitt (P1) soweit vom Ende des Rohres (P) beabstandet ist, daß er innerhalb des Verbindungsteils (2) an dessen offenen Ende zu liegen kommt, Einschieben des Rohrendes in das Gegenstück (1), so daß die Außenfläche des erweiterten ringförmigen Wandabschnittes (P1) des Rohres (P) an der Innenfläche des Verbindungsteiles (2) des Gegenstückes (1) zur Anlage kommt und der nicht geweitete Endbereich des Rohres (P) mit der Innenwand des Verbindungsteils (2) im Überlappungsbereich einen Spalt (3) mit einer Breite von weniger als 0,3 mm aufweist,
- Anbringen des Lotmaterials nahe dem Spalt (3), und
- Erwärmen des Rohres (P) und des Gegenstücks (1) auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotmaterials, so daß das Lotmaterial in den Spalt infolge der Kapillarwirkung eindringt und die gegenüberliegenden Wandflächen miteinander verlötet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spaltes (3) nicht mehr als 0,05 mm beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Löten in einem Durchlaufofen stattfindet.