ES2199315T3 - Montaje de un colector a base de aluminio y de tubos para intercambiador de calor y procedimiento de fabricacion de dicho montaje. - Google Patents
Montaje de un colector a base de aluminio y de tubos para intercambiador de calor y procedimiento de fabricacion de dicho montaje.Info
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Abstract
EL COLECTOR (1) A BASE DE ALUMINIO COMPRENDE UNA CARA EXTERNA (2) REVESTIDA DE UN CHAPEADO EXTERNO (3) Y MULTIPLES ABERTURAS (17) ADAPTADAS PARA RECIBIR CADA UNA EL EXTREMO DE UN TUBO (8) DE SECCION PREDEFINIDA Y REVESTIDO EXTERIORMENTE DE UN CHAPEADO EXTERNO (19). CADA UNA DE LAS ABERTURAS SE REALIZA POR PERFORACION Y POSTERIOR CONFORMADO DE UNA ZONA DETERMINADA DEL COLECTOR, QUE ES EMBUTIDA DE TAL MANERA QUE LA CARA EXTERNA (2) DEL COLECTOR DELIMITA EN DICHA ZONA UN COLLAR (16) DE SECCION TRANSVERSAL INTERNA SENSIBLEMENTE IDENTICA A LA SECCION PREDEFINIDA DEL EXTREMO DEL TUBO (8). SE CONSIGUE ASI, DESPUES DE INTRODUCIR EL TUBO EN LA ABERTURA (17) DEL COLLAR (16), OBTENER UN CONTACTO DE SUPERFICIE ENTRE LOS CHAPEADOS EXTERNOS RESPECTIVOS (3,19) DEL COLLAR Y DEL EXTREMO DEL TUBO (8).
Description
Montaje de un colector a base de aluminio y de
tubos para intercambiador de calor y procedimiento de fabricación
de dicho montaje.
La invención se refiere a un montaje de un
colector a base de aluminio y de tubos para intercambiador de
calor, comprendiendo este colector una superficie externa revestida
con un chapado externo y una multiplicidad de aberturas adecuadas
para recibir cada una un extremo de uno de los tubos de sección
predefinida cubierta exteriormente por un chapado externo.
El documento DE 41 29 573A describe un montaje de
este tipo en el cual las aberturas están rodeadas cada una por un
collar, lo que permite obtener un contacto superficial entre el
collar y el tubo que recibe. Sin embargo, este documento no
proporciona ninguna precisión sobre la manera en que son realizadas
las aberturas y los collares correspondientes.
Por otro lado, el documento
US-A-4.234.041 describe un colector
en el cual están formadas unas aberturas rodeadas cada una por un
collar. En este documento, se realiza cada una de las aberturas con
eliminación de materia. Más particularmente, se forman primeramente
dos recortes espaciados, luego se realiza una ranura entre los dos
recortes, lo cual permite realizar dos segmentos que son
seguidamente forzados hacia el exterior para formar dos paredes
laterales opuestas del collar.
En los colectores actuales, a base de aluminio,
la solidarización de los tubos con relación al colector, se realiza
a nivel de las aberturas por soldadura o soldadura con una aleación
ligera.
Ahora bien, las aberturas de este tipo de
colector se realizan generalmente por recorte, con eliminación de
materia. El contacto entre el extremo de un tubo, revestido con un
chapado externo, y el colector, se realiza por consiguiente sobre
la periferia de la abertura en la cual se introduce el indicado
extremo. El contacto se realiza por consiguiente a nivel del
espesor de la pared del colector, la cual no está revestida con
chapado debido al recorte.
Sucede que la estanqueidad, obtenida por la junta
de soldadura a nivel de cada abertura, no es perfecta. Pueden por
consiguiente producirse fugas y problemas de corrosión cuyas
consecuencias pueden ser graves.
Por otro lado, debido a las limitaciones de peso
y de voluminosidad con que se encuentran en los compartimientos
motores de los vehículos actuales, los constructores se ven
obligados a utilizar materiales ligeros y de poco espesor. Ahora
bien, los materiales de poco espesor utilizados no presentan siempre
características de resistencia mecánica, particularmente,
suficientes para los comportamientos en presión cíclica.
Para remediar este inconveniente, se realizan
algunos colectores en una aleación de aluminio y magnesio cuya
resistencia mecánica es bastante superior a la del aluminio
puro.
Ahora bien, sucede que, durante la operación de
soldadura con aleación ligera, una parte del magnesio se difundía
hacia la junta de soldadura reduciendo así la humectabilidad de las
superficies a soldar. De ello resulta una reducción notable de la
estanqueidad de la junta de soldadura que puede inducir fugas y
acentuar la corrosión.
Un objetivo de la invención es por consiguiente
proponer un montaje del tipo descrito en la introducción que no
presente los inconvenientes anteriormente citados.
La invención propone a este respecto un montaje
de un colector a base de aluminio y de tubos, en el cual cada
abertura se realiza por pinchado sin eliminación de materia y luego
conformado de una zona elegida del colector, cuya zona es embutida
de manera que la superficie externa del colector delimite en la
indicada zona un collar de sección transversal interna sensiblemente
idéntica a la sección predefinida del extremo de uno de los tubos,
de manera que, después de la introducción del tubo en la abertura
del collar, se obtenga un contacto superficial entre los chapados
externos respectivos del collar y del extremo de dicho tubo.
Se entiende por pinchado sin eliminación de
materia, un punzonado particular que facilita la realización del
collar, permitiendo así obtener una excelente junta de estanqueidad
por soldadura.
Ventajosamente, los chapados externos del
colector y el extremo del tubo son aleaciones de aluminio y
silicio.
Preferentemente, la superficie interna del
colector, que es opuesta a su superficie externa, está revestida con
un chapado interno como por ejemplo una aleación de aluminio y de
zinc cuyas propiedades anticorrosivas son bien conocidas. Ello
contribuye a reforzar la protección del intercambiador de calor
contra la corrosión.
En una forma de realización preferida, el
colector se realiza en una aleación de aluminio y de magnesio,
siendo el porcentaje de magnesio preferentemente superior al 2%.
Ello permite reforzar notablemente la resistencia mecánica del
colector, en comparación con un colector de aluminio puro.
Según otra característica de la invención, se
prevé entre la superficie externa del colector y su chapado externo,
un chapado intermediario realizado, por ejemplo, en una aleación de
aluminio y de zinc.
Un chapado intermediario de este tipo permite
limitar, incluso detener la difusión del magnesio hacia el chapado
externo, contribuyendo así a reforzar aún más la calidad de la junta
de estanqueidad obtenida por soldadura.
La invención se refiere igualmente a un
procedimiento de fabricación del montaje de un colector a base de
aluminio y de tubos para intercambiador de calor del tipo descrito
anteriormente, incluyendo el procedimiento las etapas
siguientes:
a) realizar las aberturas en zonas elegidas del
colector con un útil que comprende un punzón provisto de un extremo
cortante prolongado por un cuerpo de sección transversal idéntica a
la de un extremo de tubo, así como una matriz provista de al menos
un orificio de sección sensiblemente igual a la sección transversal
del cuerpo del punzón aumentada con el espesor del colector,
incluyendo la realización de las aberturas las etapas:
1.) colocar la matriz frente a una superficie
interna del colector, opuesta a su superficie externa, de manera que
el indicado orificio sea colocado por encima de una zona elegida,
luego aplicar el extremo cortante del punzón sobre la superficie
externa del colector, a nivel de la zona elegida, con el fin de
introducir la superficie interna del colector en el orificio,
2.) pinchar la indicada zona por punzonado sin
eliminación de materia para esbozar una abertura y hacer penetrar en
el orificio el material que forma el colector y que delimita la
indicada abertura, de manera que se forme un collar, luego, deslizar
el cuerpo de dicho punzón en el orificio de modo que el collar y su
abertura presenten una sección transversal interna idéntica a la
sección predefinida del extremo de un tubo destinado para
solidarizarse con el colector a nivel de una abertura, y el
procedimiento de fabricación de dicho montaje que comprende la etapa
adicional:
b) introducir el tubo en la abertura del collar
de tal manera que se obtenga un contacto superficial entre los
chapados externos respectivos del collar y el extremo del tubo.
Preferentemente, entre las etapas a) y b) se
prevé una etapa a') en la cual se embute la zona elegida, de una
primera parte, por el lado de la superficie externa del colector,
con el fin de realizar sobre la indicada superficie interna una
primera marca en relieve de dimensiones sensiblemente iguales a las
del cuerpo del punzón, luego de una segunda parte, por el lado de la
superficie interna del colector, con el fin de realizar sobre la
mencionada superficie externa una segunda marca en relieve que rodea
al menos una parte de la primera marca.
En la descripción que sigue, se hace referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales:
- -
- la figura 1A ilustra una primera etapa de realización de un colector según la invención en una vista en sección longitudinal;
- -
- las figuras 1B y 1C ilustran una segunda etapa de realización de un colector según la invención en vistas en sección longitudinal y transversal;
- -
- las figuras 1D y 1E ilustran una tercera etapa de realización de un colector según la invención en vistas en sección transversal y longitudinal;
- -
- la figura 2 ilustra según una vista por encima un punzón que permite realizar las aberturas de un conector según la invención;
- -
- la figura 3 ilustra, en sección transversal, un primer tipo de colector equipado con tubos; y
- -
- las figuras 4A y 4B ilustran un segundo modo de realización de un colector según la invención, equipado con tubos, siendo la figura 4B una ampliación de una parte de la figura 4A.
Primeramente se hace referencia a las figuras 1A
a 1E, y 2 para describir las principales etapas de un procedimiento
de obtención de aberturas en un colector a base de aluminio.
Para realizar un colector según la invención, se
parte de una placa prácticamente plana, a base de aluminio 1. Se
reviste la superficie externa 2 con un chapado externo 3,
preferentemente en aleación de aluminio y silicio.
Preferentemente, se reviste igualmente la
superficie interna 4 de un chapado interno, anticorrosivo, como por
ejemplo una aleación de aluminio y zinc.
Luego, con la ayuda de una
máquina-herramienta adecuada, se embute, en zonas
elegidas, una parte central 6 de la placa 1 con el fin de formar en
ella una primera marca 7 en relieve por el lado de la superficie
interna 4.
Esta primera marca 7 en relieve presenta
dimensiones sensiblemente iguales a las dimensiones de un extremo de
tubo 8 (ver figura 3), y de un punzón (ver figura 2) destinado para
realizar aberturas 17 a las cuales se hará referencia más adelante.
La primera marca 7 es de forma sensiblemente oval por el lado mayor
(longitudinal) L y por el lado menor (transversal) l.
Una sección longitudinal de esta primera marca 7
se facilita en la figura 1A.
Se realiza seguidamente (ver figuras 1B y 1C).
siempre por embutición, una segunda marca 9 en relieve sobre la
superficie externa 2 de la placa, alrededor de al menos una parte de
la primera marca 7, con el fin de formar al menos sobre los lados
longitudinales L de la primera marca 7 dos ranuras. Bien entendido,
la ranura que se encuentra situada entre dos primeras marcas 7
paralelas y próximas forma una segunda marca 9 para cada una de las
indicadas primeras marcas.
La longitud L' de la extensión longitudinal de la
segunda marca es sensiblemente superior a L.
Bien entendido, las primera y segunda marcas
pueden ser realizadas en una sola y única etapa con la ayuda de una
máquina-herramienta apropiada.
Luego, como se ha ilustrado en la figura 1D, se
utiliza otra herramienta 11 que comprende al menos un punzón 10 (en
la figura 1D, se ilustran dos punzones), así como una matriz 12 en
la cual se encuentran realizados tantos orificios 13 como punzones
10 estén previstos, estando los indicados orificios 13 dispuestos
para permitir el deslizamiento de los punzones 10.
Cada punzón 10 comprende una parte de extremo
afilada y cortante 14 prolongada por un cuerpo 15 de sección
transversal sensiblemente idéntico a la forma de la primera marca 7,
así como a la sección transversal externa de un extremo de tubo
8.
Cada orificio 13 de la matriz 12 presenta una
forma adaptada a la del cuerpo 15 de un punzón 10, pero ligeramente
superior por razones que se explicarán más adelante.
La obtención de las aberturas se realiza entonces
como sigue.
Primeramente, se posiciona la matriz 12 del útil
11 de forma que cada uno de sus orificios sea colocado por encima de
una primera marca 7, en contacto con la superficie interna 4. Luego
se desplazan los punzones por la placa colectora 1, y paralelamente
al eje de los orificios 13, hasta que sus extremos 14 respectivos se
encuentren en contacto con la superficie externa conformada 2 a
nivel de las primeras marcas 7.
Con la ayuda de los extremos cortantes 14, se
pincha la placa 2, sin eliminar material, lo cual esboza las futuras
aberturas 17.
Seguidamente, se fuerza el paso del cuerpo 15 del
punzón 10 a través del esbozo de abertura continuando deslizando el
indicado punzón por el interior del orificio 13 (ver figuras 1D y
1E). Debido a las dimensiones del orificio 13, una parte del
material que constituye la placa 1 es arrastrada por el punzón 10 al
interior del indicado orificio 13, formando así un collar repujado
16 de dimensión igual a la sección transversal del cuerpo 15 del
punzón 10. Por otra parte, ello conforme a la abertura 17,
previamente esbozada por el pinchado, a las dimensiones del cuerpo
del punzón, y por consiguiente, a las dimensiones de los extremos de
tubos 8 que está considerado recibir.
La parte central 6 del colector 1 está entonces
provista de sus aberturas, y por consiguiente los extremos 8 de
tubos pueden introducirse en éstas, como se ha ilustrado en la
figura 3.
Una vez el extremo del tubo introducido en una
abertura 17, se realiza un contacto superficial entre el chapado
externo 3 de la superficie externa 2 de la placa 1 que delimita el
collar 16, y el chapado externo 19 de la pared 18 que delimita el
extremo 8 del tubo.
Este contacto superficial se realiza a varios
milímetros de altura, lo cual permite, durante la etapa de
soldadura, obtener una junta de estanqueidad que da muy buen
rendimiento.
Se hace ahora referencia a las figuras 4A y 4B
para describir una variante del colector según la invención.
Debido a la relativa fragilidad de los colectores
de aluminio puro, éstos pueden ser realizados en una aleación de
aluminio y magnesio. Preferentemente, el porcentaje de magnesio es
elegido superior al 2%.
Este tipo de colector ofrece características de
resistencia mecánica notablemente superiores a las que presentan los
colectores de aluminio puro.
Sin embargo, el magnesio contenido en la aleación
tiene tendencia a difundirse, durante la etapa de soldadura, en
dirección, particularmente, del chapado externo 3, lo cual tiene
tendencia a disminuir la eficacia de la estanqueidad a nivel de la
junta de soldadura, por reducción de la humectabilidad del chapado
externo de la superficie externa 2. Es por consiguiente preferible
colocar entre el chapado externo 3 y la placa de aleación de
aluminio y magnesio que forma el colector 1, un chapado
intermediario 20 realizado en una aleación de aluminio y zinc cuyas
características físicas permiten limitar, incluso obtener
totalmente, la difusión del magnesio en dirección al chapado externo
3.
Eso permite así realizar colectores de
estanqueidad muy elevada, y cuyas características mecánicas permiten
comportamientos en presión cíclica muy importantes.
Se ha descrito un colector en el cual las
aberturas se realizan después de la formación de primeras y segundas
marcaciones. Pero estas marcaciones no son indispensables.
Por otro lado, se ha descrito un colector en el
cual las aberturas son primeramente esbozadas por pinchado, sin
eliminación de materia. Pero, se puede perfectamente considerar
esbozar las indicadas aberturas por pinchado, con eliminación de
materia, con la condición de que el esbozo presente dimensiones
tubo, de manera que puedan formarse los collares. Sin embargo, un
modo de realización de este tipo no está cubierto por las
reivindicaciones.
Claims (11)
1. Montaje de un colector (1) a base de aluminio
y de tubos (8) para intercambiador de calor, particularmente de
vehículo automóvil, incluyendo el indicado colector (1) una
superficie externa (2) que está revestida por un chapado externo (3)
y una multiplicidad de aberturas (17) adecuadas para recibir cada
una un extremo de uno de los tubos (8) de sección predefinida y
recubierta exteriormente con un chapado externo (19), en el cual
cada abertura (17) se realiza por pinchado sin eliminación de
materia y luego conformado de una zona elegida del colector, cuya
zona es embutida de manera que la superficie externa (2) del
colector delimite en la indicada zona un collar (16) de sección
transversal interna sensiblemente idéntica a la sección predefinida
del extremo de uno de los tubos (8), de manera que se obtenga,
después de la introducción del tubo en la apertura (17) del collar,
un contacto superficial entre los chapados externos respectivos (3;
19) del collar (16) y del extremo de dicho tubo (8).
2. Montaje según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los chapados externos (3;
19) del colector y de los extremos del tubo (8) son de aleación de
aluminio y silicio.
3. Montaje según una de las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado por el hecho de que el colector comprende
una superficie interna (4), opuesta a la superficie externa (2),
revestida con un chapado interno (5).
4. Montaje, según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que el chapado interno (5) es
una aleación de aluminio y zinc.
5. Montaje según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado por el hecho de que el colector se realiza
en una aleación de aluminio y magnesio.
6. Montaje según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que el porcentaje de magnesio
es superior al 2%.
7. Montaje según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado por el hecho de que el colector comprende,
entre su superficie externa (2) y su chapado externo (3), un chapado
intermediario (20).
8. Montaje según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que el chapado intermediario
(20) es una aleación de aluminio y zinc.
9. Procedimiento de fabricación del montaje de un
conector (1) a base de aluminio y de tubos (8) para intercambiador
de calor según una de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo el
procedimiento las etapas siguientes:
a) realizar las aberturas (17) en zonas elegidas
del colector con un útil (11) que comprende un punzón (10) provisto
de un extremo (14) cortante prolongado por un cuerpo (15) de sección
transversal idéntica a la de un extremo de tubo, así como una matriz
(12) provista de al menos un orificio (13) de sección sensiblemente
igual a la sección transversal del cuerpo (15) del punzón aumentada
con el espesor del colector, incluyendo la realización de las
aberturas las etapas de:
1.) colocar la matriz (12) frente a una
superficie interna (4) del colector, opuesta a su superficie externa
(2), de manera que el indicado orificio (13) se coloque por encima
de una zona elegida, luego aplicar el extremo cortante (14) del
punzón (10) sobre la superficie externa (2) del colector (1), a
nivel de la zona elegida, con el fin de introducir la superficie
interna (4) del colector (1) en el orificio (13),
2.) pinchar la indicada zona por punzonado sin
eliminación de materia para esbozar una abertura (17) e introducir
en el orificio (13) el material que forma el colector (1) y que
delimita la indicada abertura (17), de manera que se forme un collar
(16), luego, deslizar el cuerpo (15) de dicho punzón (10) en el
orificio (13) de modo que el collar (16) y su abertura (17)
presenten una sección transversal interna idéntica a la sección
predefinida del extremo de un tubo (8) destinado para solidarizarse
con el colector (1) a nivel de una abertura (17), e incluyendo el
procedimiento de fabricación de dicho montaje la etapa adicional
de:
b) introducir el tubo (8) en la abertura (17) del
collar (16) de tal manera que se obtenga un contacto superficial
entre los chapados externos respectivos (3; 12) del collar (16) y el
extremo del tubo (8).
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que entre las etapas a) y b),
se prevé una etapa a') en la cual se embute la zona elegida, de una
primera parte, por el lado de la superficie externa (2) del colector
(1), con el fin de realizar sobre la indicada superficie interna (4)
una primera marcación en relieve (7) de dimensiones aproximadamente
iguales a las del cuerpo (15) del punzón (10), luego de una segunda
parte, por el lado de la superficie interna (4) del colector (1),
con el fin de realizar sobre la indicada superficie externa (2) una
segunda marcación en relieve (9) que rodea al menos una parte de la
primera marcación (7).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9610573A FR2752930B1 (fr) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | Collecteur a collets, a base d'aluminium, pour echangeur de chaleur, notamment de vehicule automobile |
| FR9610573 | 1996-08-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2199315T3 true ES2199315T3 (es) | 2004-02-16 |
Family
ID=9495287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES97114201T Expired - Lifetime ES2199315T3 (es) | 1996-08-29 | 1997-08-18 | Montaje de un colector a base de aluminio y de tubos para intercambiador de calor y procedimiento de fabricacion de dicho montaje. |
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