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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartlöten eines ersten
Metallteils an einem Endbereich vorgegebener Länge an ein zweites
Metallteil, wobei der Endbereich des ersten Metallteils in eine nach außen
auseinanderlaufende Bohrung des zweiten Metallteils eingefügt ist, wobei das erste
Metallteil in einer Position zwischen einer waagerechten Position und einer
im Winkel von weniger als 45º gegen eine waagerechte Ebene geneigten
Position liegt.
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Ein Verfahren dieser Art wird offenbart durch die US-A 3 604 1 die sich
auf ein Verfahren zur Erzeugung einer Aluminium-gelöteten Wendel bezieht.
Gemäß diesem Verfahren werden Haarnadel-Wendelrohre und -flügel mit
Sammlern. Rückleitungsbögen und Ein- und Auslaßrohren verbunden. Die
Enden der Haarnadelrohre werden aufgeweitet und nehmen Abschnitte der
Rückleitungsrohre mit vorgegebenen Abstand auf, und die Rohre werden mit
einem Lotring im aufgeweiteten Ende gefüllt.
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Der Ausdruck "Aluminium", wie er hier und in den Ansprüchen verwendet
wird, schließt reines Aluminium und Aluminium-Legierungen ein. Der
Ausdruck "Bohrung", wie er hier und in den Ansprüchen verwendet wird, umfaßt
sowohl Durchgangsbohrungen als auch Sackbohrungen. Der Ausdruck
"verformtes Aluminium", wie er hier und in den Ansprüchen verwendet wird,
bezieht sich auf Gegenstände aus Aluminium, die hergestellt sind durch
Extrusion, Stoßextrusion, Schmieden und ähnliche plastische
Verarbeitungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
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Beispielsweise wird ein Rohr 20 mit einem kreisförmigen Querschnitt an
einem waagerechten Endbereich vorgegebener Länge mit einem rohrförmigen
Metallteil verbunden. das eine gerade, kreisförmige Bohrung 21 aufweist, die
den Endbereich des Rohres aufnimmt, wobei zunächst Lot, wie üblich, gemäß
Fig.
6 angeordnet worden ist, das heißt, durch Einfügen des Endbereichs des
Metallrohres 20 in die Bohrung 21 des Metallteils 22 und Einlegen eines
ringförrnigen Lotmaterials 23 aus Draht um den Endbereich des Rohres 20
herum, außerhalb der Bohrung 21, jedoch angrenzend an das Metallteil 22.
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Wenn Jedoch das Lotmaterial 23 geschrnolzen wird, fließt ein Teil des
geschmolzenen Lotmaterials entsprechend der herzustellenden Verbindung auf
der Umfangslänge einschließlich des oberen Teils unter Einwirkung der
Schwerkraft nach unten, so daß das geschmolzene Lotmaterial nur mit
Schwierigkeiten in den oberen Bereich des Abstands zwischen der inneren
Umfangsfläche des Metallteils 22, das die Bohrung 21 aufweist, und der
äußeren Umfangsfläche des Rohrbereichs, der in die Bohrung 21 eingefugt
wird. wie Fig. 7 zeigt, eintreten kann. Der Materialring 24, der an der
Verbindung zwischen dem Metallrohr 20 und dem Metallteil 22 ausgebildet ist.
hat daher einen verminderten oberen Bereich, so daß hier nicht die
ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht wird.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Hartlöten
von Metallteilen zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemaße Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß die Bohrung des zweiten Metallteils einen geraden
Abschnitt aufweist, daß der auseinanderlaufende Abschnitt vom axial äußeren
Ende des geraden Abschnitts verläuft, daß die beiden Metallteile durch
Hartlöten verbunden werden, während der Endbereich des ersten Metallteils in
den geraden Abschnitt der Bohrung des zweiten Metallteils durch den
auseinanderlaufenden Abschnitt hindurch eingefügt ist, wobei die Bohrung des
zweiten Metallteils einen Anordnungsbereich iur Lotmaterial aufweist, der
sich vom axial äußeren Ende der auseinanderlaufenden Bohrung erstreckt
und nicht kleiner als der großte Teil des auseinanderlaufenden Bereichs ist.
wobei das Lotmaterial in dem Anordnungsbereich angeordnet wird.
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Wenn das Lotmaterial zum Löten gemäß dem Verfahren der Erfindung
geschmolzen ist, fließt das geschmolzene Lotmateflal axial nach innen, als ob es
in den Zwischenraum hineingezogen würde, der zwischen der Inneren
Umfangsfläche des zweiten Teiles, das den erweiterten Bohrungsbereich bildet
und den äußeren Umfangsflächenbereich des Endbereichs du ersten Teiles,
der sich in dem erweiterten Bereich befindet, liegt, und fließt weiter und
wird gehalten in dem Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche
des zweiten Teils, die den geraden Abschnitt begrenzt, und der äußeren
Umfangsfläche des Endbereichs des ersten Teils, der in dem geraden Abschnitt
liegt, so daß das geschmolzene Lotmaterial nicht nach unten fließen kann.
Dadurch wird die Bildung eines verdünnten oberen Bereichs des
Materialrings an der Verbindung zwischen den beiden Metall teilen verhindert und
eine Verbindung hoher Festigkeit gebildet.
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Bei diesem Verfahren weist die Bohrung des zweiten Metallteils vorzugsweise
einen Anordnungsbereich für Lotmaterial auf, der sich vom axial äußeren
Ende des sich erweiternden Bereichs erstreckt und nicht kleiner als der größte
Teil des erweiterten Bereichs ist, so daß die Metallteile miteinander verlötet
werden, wahrend sich das Lotmaterial in dem Anordnungsbereich befindet.
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Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer beschrieben
werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig, 1 ist ein senkrechter Teilschnitt zur Veranschaulichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form einer ersten
Ausführungsform zum Löten einer rohrförmigen Hauptkammer an eine
Drosselklappenaufnahme zur Herstellung eines
Ansaugkrümmers;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Teildarstellung zu Fig. 1:
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Fig. 3 ist ein senkrechter Teilschnitt und veranschaulicht die gelötete
Verbindung zwischen der rohrförmigen Hauptkammer des
Ansaugkrümmers und der Drosselklappenaufnahme gemäß dem
erfindungsgemaßen Verfahren;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung des Einlaßkrümmers mit
der rohrförmigen Hauptkammer und der
Drosselklappenaufnahme, die mit diesem durch das erfindungsgemäße Lotverfahren
verbunden ist;
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Fig. 5 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 2 und veranschaulicht
das erfindungsgemaße Verfahren in einer zweiten
Ausführungsform zum Verlöten der rohrförmigen Hauptkammer an eine
Drosselklappenaufnahme zur Herstellung eines
Einlaßkrümmers;
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Fig. 6 ist ein senkrechter Teilschnitt und veranschaulicht ein
herkömmliches Lotverfahren vor der Bildung der Verbindung;
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Fig. 7 ist ein Schnitt durch zwei Metallteile, die miteinander nach
dem herkömmlichen Lotverfahren verbunden sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In allen Zeichnungen werden gleiche Teile durch die selben Bezugsziffern
bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
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Fig. 4 zeigt einen Einlaßkrümmer für ein Kraftfahrzeug, der nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Der Einlaßkrümmer 1 umfaßt ein
Hauptrohr 2 aus verformtem Aluminium mit kreisförmigen Querschnitt. der
als rohrförmige Hauptkammer dient, und eine Anzahl von Zweigrohren 5 aus
verformtem Aluminium mit kreisförmigem Querschnitt. Das Hauptrohr 2 ist
an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen und weist eine An.
zahl von Bohrungen 3 in seiner Umfangswand auf und ist einstöckig mit
rohrförmigen Vorsprüngen 4 zur Anbringung von Zweigrohren um die
entsprechenden Bohrungen 3 herum ausgebildet. Die Zweigrohre 5 werden jeweils
an einem Ende in die Jeweiligen rohrförmigen Vorsprünge 4 eingefügt und
mit diesen verlötet.
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Eine Drosselklappenaufnahme 6 aus gegossenem Aluminium wird an das
offene Ende des Hauptrohres 2 gelotet. Ein nicht dargestellter Drosselkörper ist
an der Aufnahme 6 angebracht und mit einem Luftzufuhrrohr verbunden, das
von einem Luftfilter ausgeht. Die anderen Enden der Zweigrohre 5 sind
geineinsam an ein Zylinderkopf-Verbindungsstück 7 aus gegossenem
Aluminium angelötet. durch das die Zweigrohre 5 mit dem Zylinderkopf einer nicht
dargestellten Maschine verbunden sind. Das Hauptrohr 2 und die Zweigrohre
5 bestehen vorzugsweise aus Aluminium-Material der Reihen JIS A6000. JIS
A6063 oder JIS A6061.
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Die Drosselklappenaufnahme 6 weist die Form eines hohlen Zylinders auf,
der an beiden Enden offen ist, und ist an einem Ende einstückig mit einem
nach atmen gerichteten Flansch 8 verbunden. Das Hauptrohr 2 ist an seinem
offenen Ende mit der Aufnahme 6 verlötet und steht innen in Verbindung mit
dem Inneren der Aufnahme. Der Innendurchmesser der Aufnahme 6 ist etwa
gleich demjenigen des Hauptrohres 2. Das Verbindungsstück 7 weist die
Form eines in Querrichtung langgestreckten Rechtecks auf, besitzt vier nicht
gezeigte Bohrungen und ist einstöckig mit rohrförmigen
Verbindungs-Voreprtingen 10 für die Zweigrohre um die Jeweiligen Bohrungen herum
angeordnet. Ein Muffenbereich 11 für eine Brennstoffeinspritzung ist über Jedem
Vorsprung 10 einstückig mit diesem ausgebildet. Die Zweigrohre 5 werden in
die Jeweiligen Vorsprünge 10 eingerügt und mit diesen verlötet.
Vorzugsweise bestehen die Drosselklappenaufnahme 6 und das Verbindungsstück 7 aus
Aluminium einschließlich beispielsweise 0,50 bis 0,65 Gewichtsprozent Mg,
0,40 bis 0,60 Gewichtsprozent Cr, 5,0 bis 6,5 Gewichtsprozent Zn, 0,15 bis
0,25 Gewichtsprozent Ti, Rest-Aluminium und unvermeidbaren
Verunreinigungen.
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Der Einlaßkrummer 1 wird hergutellt durch Anordnen des Hauptrohres 2
und des Verbindungsstucks 7 in waagerechter Richtung derart, daß die
rohrförmigen Vorsprünge 4,10 senkrecht nach oben gerichtet sind, und
Verbinden des Hauptrohres 2 mit den Zweigrohren 5 und der Drosselklappenauf
nahme 6 und Verbinden der Zweigrohre 5 mit dem Verbindungsstück 7
gleichzeitig durch Löten. Das Hauptrohr 2 wird mit der Aufnahme 6 nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren verlötet.
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Für die Herstellung des Einlaßkrummers wird das Hauptrohr 2 mit der
Drosselklappenauinahme 6 nach dem anschließenden, unter Bezugnahme auf Fig.
1 bis 3 beschriebenen Verfahren verlötet.
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Die Teile, die vorbereitet werden. sind ein Hauptrohr 2, das beispielsweise
aus verformtem Aluminium aus JIS A6063 besteht, und eine Drosselklappen
aufnahme 6, die beispielsweise aus einer Legierung gegossen wird mit 0,50
Gewichtsprozent Mg, 0,50 Gewichtsprozent Cr, 5,0 Gewichtsprozent Zn,
0,20 Gewichtsprozent Ti, Rest-Aluminium und unvermeidlichen
Verunreinigungen. Eine Stufe 12 wird am inneren Umfang der Aufnahme 6 am
Endbereich (rechts in Fig. 1 bis 3) für das Einfügen des Hauptrohres 2 hergestellt
und bildet einen Bereich großen Durchmessera als Muffenbohrung 13 für das
Hauptrohr Die Muffenbohrung 13 weist axial von innen nach außen (von links
nach rechts in Fig. 1 bis 3) einen geraden Abschnitt 14, der sich von der
Stufe 12 aus erstreckt und einen etwas größeren Durchmesser als der
Außendurchmesser des Hauptrohres 2 aufweist, einen sich enweiternden Abschnitt
15, der sich vom axial äußeren Ende des geraden Abschnitts 14 erstreckt
und in Axialrichtung nach außen auseinanderläuft, und einen
Anordnungsabschnitt 16 für Lotmaterial auf, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist
und sich vom axial äußeren Ende des sich erweiternden Abschnitts 15
erstreckt und im Durchmesser etwas größer als der größte Durchmesser des
sich erweiternden Abschnitts 15 ist, Ein ringförmiges Lotmaterial 17 mit
eisförmigen Querschnitt, das beispielsweise aus JIS A4343 besteht, liegt in
dem Abschnitt 16. Das offene Ende des Hauptrohres 2 ist in den geraden
Abschnitt 14 der Muffenbohrung 13 in der Aufnahme 6 durch den
Anordnungsabschnitt 16 und den sich erweiternden Abschnitt 15 hindurch eingefügt.
Der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des Hauptrohres 2 und der
inneren Oberfläche, die den geraden Abschnitt 14 der Aufnahme 6 begrenzt,
beträgt etwa 0,1 mm. Der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des
Hauptrohres 2 und der inneren Oberfläche des Anordnungsabschnitts 16
beträgt vorzugsweise 2 mm. Die axiale Lange des sich erweiternden Abschnitts
15 beträgt vorzugsweise etwa 2 mm.
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Zugleich wird ein Ende jedes Zweigrohres 5 in den rohrförmign Vorsprung
4 eingefügt, und das andere Ende wird in den rohrförmigen Vorsprung 10
des Verbindungsstücks 7 eingefügt, und ein Lotmaterial wird zwischen dem
Vorsprung 4 des Hauptrohres und dem Zweigrohr 5 und zwischen dem
Vorsprung 10 des Verbindungsstücks und dem Zweigrohr 5 angeordnet. Die
Anordnung aus Hauptrohr 2, Zweigrohren 15, Aufnahme 6 und
verbindungsstuck 7 wird sodann in einen Ofen eingebracht. Dabei liegt das Hauptrohr 2
insgesamt waagerecht und die Vorsprünge 4,10 sind senkrecht nach oben
gerichtet. Die Anordnung wird in einer Stickstoffgas-Atmosphäre oder einem
Vakuum innerhalb des Ofens beispielweise bei 605ºC für 3 Minuten unter
Verwendung eines Chlor-Fließmittels erwärmt, so daß zugleich die
Vorsprünge 4 des Hauptrohres mit den jeweiligen Zweigrohren 5, das Hauptrohr 2 mit
der Aufnahme 6 und die Zweigrohre 5 mit den Jeweiligen
Verbindungs-Vorsprüngen 10 durch Löten verbunden werden.
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Während des Lotvorganges schmilzt das Lotmaterial, das sich in dem
Anordnungsabschnitt 10 der Bohrung 13 der Aufnahme 6 befindet, und das
geschmolzene Lotmaterial fließt axial, als ob es angesaugt würde, in den sich
erweiternden Abschnitt 15 der Bohrung 13 der Aufnahme um den
Hauptrohrbereich herum, der sich in dem erweiternden Abschnitt 15 befindet, und
fließt weiter in den geraden Abschnitt 14 der Bohrung 13 der Aufnahme um
den Hauptrohrabschnitt herum, der sich in dem geraden Abschnitt befindet,
und wird dort gehalten, so daß verhindert wird, daß das geschmolzene
Lotmaterial nach unten fließt. Wie in Fig. 3 gezelgt ist, wird ein Materialring 13
gleichmäßiger Starke um den gesamten Umfang herum ohne Jede
Unterbrechung in dem geraden Abschnitt 14 und dem sich erweiternden Abschnitt 15
der Bohrung 13 der Aufnahme um den Hauptabschnitt herum, der sich in
diesen Abschnitten 14, 15 befindet, gebildet, so daß eine brauchbare
Verbindung entsteht. Der Materialring 18 wird auch gebildet zwischen der
Endfläche des Hauptrohres 2 und der Stufe 12, und zwar im wesentlichen
gleichförmig über den gesamten Umfang.
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Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der der
Anordnungsbereich 16 für das Lotmaterial in Axialrichtung etwas größer ist als bei
der ersten Ausführungsform. Der Durchmesser des Bereichs 16 an seinem
axial inneren Ende ist gleich dem Durchmesser am axial äußeren Ende des
sich erweiternden Abschnitts 15. Ein ringformiges Lotmaterial 1, das in dem
Anordnungsabschnitt 16 liegt, weist einen axial langgestreckten,
rechteckigen Querschnftt auf und ragt teilweise über den Abschnitt 16 hinaus.
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Obgleich das ringförmige Lotmaterial der zuvor beschriebenen
Ausführungsforrn im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig ist. besteht insoweit keine
Beschränkung auf die Form. Das Verfahren der Erfindung wird verwendet
zum Löten des Hauptrohres aus verformtem Aluminium, das als
Hauptkainrner eines Einlaßkrümmers für Kraftfahrzeuge dient, an die
Drosselklappenaufnahme aus gegossenem Aluminium gemäß den beiden zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen. Das vorliegende Verfahren kann auch zum Löten von
Bestandteilen an andere Gegenstände, wie etwa Wärmetauscher verwendet
werden.