ES2346535T3 - Aplicacion de pulverizacion termica de material de soldadura fuerte para la fabricacion de dispositivos de transferencia de calor. - Google Patents
Aplicacion de pulverizacion termica de material de soldadura fuerte para la fabricacion de dispositivos de transferencia de calor.Info
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Abstract
Un procedimiento para formar un intercambiador de calor, que comprende: formar configuraciones a partir de una lámina de un metal o de una aleación metálica que pueda unirse mediante soldadura fuerte, donde la configuración se crea para formar uno o más pasos de fluido para formar un intercambiador de calor, caracterizado porque el procedimiento comprende además pulverizar térmicamente un material de soldadura fuerte sobre partes seleccionadas de la lámina, donde el material de soldadura fuerte puede unirse a las configuraciones para formar una o más juntas de soldadura fuerte que completan la formación del uno o más pasos de fluido; y calentar las configuraciones o el material de soldadura fuerte a una temperatura suficiente para fundir el material de soldadura fuerte de manera que se adhiera a las configuraciones para formar una o más juntas de soldadura fuerte para formar el intercambiador de calor.
Description
Aplicación de pulverización térmica de material
de soldadura fuerte para la fabricación de dispositivos de
transferencia de calor.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para fabricar un dispositivo de transferencia de calor
tal como un radiador de automóvil. Las partes de intercambiador de
calor que van a unirse se recubren pulverizando térmicamente un
material de soldadura fuerte, tal como mediante pulverización de
arco de alambre o de plasma. Después de ensamblar todas las partes,
las partes de intercambiador de calor se sueldan fuertemente entre
sí calentando el material de soldadura fuerte para obtener juntas
soldadas fuertemente y formar de este modo el dispositivo de
transferencia de calor.
En la técnica existen muchos procedimientos para
fabricar tubos de intercambio de calor. La mayoría de los
procedimientos implican doblar una lámina de metal recubierta para
formar canales, aplicar un material fundente al metal doblado y
después calentar el metal doblado y el material fundente mientras se
aplica un material de soldadura fuerte. Durante el proceso de
calentamiento, el material fundente limpia las superficies del
metal para que el material de soldadura fuerte pueda fluir
fácilmente hacia cualquier hueco entre los pliegues para sellar el
hueco y formar juntas. Generalmente, toda la lámina de metal se
recubre con el material de soldadura fuerte y posteriormente con el
fundente, o toda la lámina se recubre con el material de soldadura
fuerte y con el material fundente. Algunos metales o aleaciones
metálicas, tales como el aluminio, se chapan con un metal o con una
aleación que pueden soldarse fuertemente de manera más rápida antes
de utilizarse para facilitar este tipo de proceso de
fabricación.
Algunos ejemplos de esta tecnología pueden
encontrarse en la bibliografía de patentes. La solicitud de patente
europea número 0 302 232 desvela un tubo de intercambio de calor en
el que los bordes terminales del material laminado están enrollados
hacia el centro del material pasada la vertical de manera que los
bordes son paralelos al material laminado cuando se sueldan
fuertemente al mismo. La patente estadounidense número 4.633.056
desvela un procedimiento de fabricación de un tubo de intercambio
de calor que presenta una sección transversal ovalada y un alma
transversal para tales tubos. El tubo se une utilizando soldadura de
haz de electrones. La patente estadounidense número 5.186.251
desvela un tubo de intercambio de calor con pasos de flujo de doble
fila. La patente estadounidense número 5.441.106 desvela un tubo de
intercambio de calor que incluye una pluralidad de aletas internas
que se extienden a lo largo de la longitud del tubo. El tubo está
formado por lingotes de aluminio chapado y soldados fuertemente
entre sí. La patente estadounidense número 5.579.837 desvela un
tubo de intercambio de calor que presenta una parte divisoria
formada por dos segmentos que presentan un ángulo de entre 7º y 15º
aproximadamente entre los mismos. Todo el tubo se recubre con
fundente de soldadura fuerte antes de soldarse fuertemente. La
patente estadounidense número 5.704.423 desvela un tubo de
intercambio de calor que se fabrica ensamblando una parte principal
y una parte secundaria de dos piezas de metal diferentes, siendo
generalmente cada una de aluminio o de una aleación de aluminio. La
patente estadounidense número 5.765.634 desvela un tubo de
intercambio de calor divido en dos por una parte divisoria de
refuerzo. La parte divisoria consiste en un pliegue que se extiende
hacia el interior del tubo y formado en la tira de metal laminado a
partir de la cual se fabrica el tubo. Antes de unir los extremos de
la tira metálica, una cara de tira se recubre con material de
soldadura fuerte. Tal y como puede observarse a partir de lo
anterior, no hay una forma aceptada universalmente para la
fabricación del tubo de radiador. Estas referencias utilizan
generalmente un fundente o una pasta que contiene fundente para
soldar el metal fuertemente entre sí, especialmente cuando se
utiliza aluminio.
El material fundente es generalmente corrosivo
para el material del tubo y para el horno utilizado en el proceso
de soldadura fuerte. El uso de fundente añadido encarece el proceso.
Normalmente es deseable fabricar un tubo de intercambio de calor
sin la aplicación de un fundente. En la patente estadounidense
número 5.378.294 se describe una aleación de cobre sin fundente
utilizada como un material de relleno de soldadura fuerte. Puede
resultar útil utilizar una aleación de este tipo como un material de
relleno de aleación fuerte en la fabricación del sistema de tubos
del intercambiador de calor.
Otro procedimiento de formación de tubos de
transferencia de calor se describe en la anterior patente
estadounidense del inventor número 6.530.514. Esta patente describe
un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.
Los materiales de soldadura fuerte sin fundente
pueden aplicarse a superficies metálicas mediante una variedad de
técnicas de recubrimiento. Específicamente, un procedimiento para
depositar material de soldadura fuerte incluye una lechada a modo
de pintura formada mezclando polvo de soldadura fuerte con
aglutinantes y disolventes que se utilizan como portadores. Después
de la deposición, los portadores se evaporan mediante calor y aire
forzado dejando un polvo adherido a la superficie mediante el
aglutinante. También puede insertarse una chapa entre los
materiales que van a soldarse fuertemente, aunque la chapa puede no
pegarse a la superficie de tubos planos. La etapa de secado aumenta
el tiempo necesario para esta técnica y reduce la tasa de producción
en tales procesos.
Otro procedimiento conocido para recubrir
artículos incluye mantener en suspensión polvo que va a depositarse
en forma de lechada a modo de pintura. Algunos inconvenientes de
usar la lechada a modo de pintura incluyen que la densidad del
polvo es baja ya que el polvo tiene normalmente una forma esférica y
el aire puede quedar atrapado entre las esferas. Normalmente, el
grosor del recubrimiento debe aumentarse con el fin de aumentar la
cantidad de material de soldadura fuerte sobre la superficie
recubierta. Un mayor grosor no es una opción viable cuando se
requiere un ajuste de precisión en el ensamblado de algunas partes.
El grosor también puede provocar un aumento en el tamaño de las
partes, lo que puede no ser deseable en algunas aplicaciones.
A pesar de estas técnicas de recubrimiento
conocidas y del conocimiento anterior de fabricación de dispositivos
de transferencia de calor, todavía existe la necesidad de procesos
de formación mejorados de dispositivos de intercambiador de calor,
y la presente invención desvela un proceso preferido que elimina las
desventajas de las técnicas conocidas.
La invención se refiere a un procedimiento de
formación de un intercambiador de calor que incluye las etapas de
formar configuraciones a partir de una lámina de un metal o de una
aleación metálica que pueda unirse mediante soldadura fuerte,
pulverizar térmicamente un material de soldadura fuerte sobre partes
seleccionadas de la lámina, donde el material de soldadura fuerte
puede unirse a las configuraciones para formar una o más juntas de
soldadura fuerte, y calentar las configuraciones o el material de
soldadura fuerte a una temperatura suficiente para fundir el
material de soldadura fuerte de manera que se adhiera a las
configuraciones para formar una o más juntas de soldadura fuerte
para formar el intercambiador de calor.
El material de soldadura fuerte es
preferentemente un metal o una aleación elegidos para que sean
compatibles con el metal o la aleación de la lámina. La lámina se
calienta normalmente hasta no más del 20% aproximadamente por
encima de la temperatura de fusión del material de soldadura fuerte
para formar la(s) junta(s) de soldadura fuerte, y el
calentamiento tiene lugar normalmente en un horno. El material de
soldadura fuerte puede estar en forma de polvo o de alambre y se
aplica a través de una pistola de pulverización térmica. La
pulverización térmica incluye un arco de alambre o de plasma.
La configuración se crea para formar uno o más
pasos de fluido. La configuración se sella mediante la junta de
soldadura fuerte para formar uno o más tubos que incluyen los pasos.
Una pluralidad de los tubos se une mediante uno o más colectores
colocados en una posición operativa para dirigir o recibir fluido
desde los pasos y formar un intercambiador de calor, tal como que
el que se utiliza en un radiador de automóvil. Preferentemente, la
lámina incluye cobre o una aleación de cobre y el material de
soldadura fuerte incluye una aleación de cobre que está formulada
para presentar un punto de fusión inferior al de la lámina.
La invención también se refiere a un
procedimiento de formación de un tubo para un intercambiador de
calor que comprende proporcionar una lámina de un metal o de una
aleación metálica que presenta una base y dos extremos; doblar los
extremos de la lámina para formar segmentos que presentan lados
opuestos entre sí y lados opuestos a la base de la lámina; doblar
además los extremos de la lámina uno hacia el otro para formar un
par de pasos de fluido; aplicar un material de soldadura fuerte que
pueda adherirse al material laminado sin fundente entre los lados
opuestos de los segmentos y entre la base y los lados de los
segmentos opuestos a la base de la lámina; y aplicar calor a la
lámina y al material de soldadura fuerte suficiente para fundir el
material de soldadura fuerte y hacer que se adhiera a los segmentos
y a la base para unir los segmentos entre sí y a la base de la
lámina para formar el tubo.
El material de soldadura fuerte puede aplicarse
mediante pulverización térmica o puede estar en forma de una pasta
o una chapa. La lámina puede formarse con cobre o con una aleación
de cobre o con un material distinto al cobre o a una aleación de
cobre, tal como aluminio o una aleación de aluminio, o acero
inoxidable.
La invención se entenderá mejor con relación a
los dibujos adjuntos que ilustran realizaciones preferidas, en los
que:
La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva
parcial de un radiador de automóvil fabricado según un proceso de
la invención;
la Fig. 2 muestra una vista en sección
transversal de un tubo de intercambiador de calor fabricado según la
presente invención; y
la Fig. 3 es una vista esquemática de una
pistola de pulverización de plasma con un alimentador de polvo para
utilizarse con la invención, que se muestra recubriendo un lado de
un tubo soldado por alta frecuencia.
Haciendo referencia a los dibujos, la Fig. 1
muestra un intercambiador 10 de calor que está diseñado para
utilizarse en aplicaciones de automóviles, tal como el radiador de
un vehículo. El intercambiador 10 de calor incluye un conjunto de
tubos 12 sustancialmente paralelos que se extienden entre placas 14
de colector. Un fluido de refrigeración circula a través de los
tubos 12 entre las placas 14 de colector. Unas aletas 18 están
acopladas a la superficie de los tubos 12 y se extienden entre los
tubos 12 para facilitar la conducción de calor desde los tubos 12 y
para proporcionar un área de superficie adicional para la
transferencia de calor convectivo mediante aire que fluye sobre el
intercambiador 10 de calor.
Estos tubos pueden construirse con cualquier
material adecuado de soldadura fuerte conocido por los expertos en
la materia. Preferentemente, los tubos están fabricados con cobre o
con una aleación de cobre, tal como acero de cobre. En una
realización, el metal del tubo comprende latón CuZn 15 que contiene
aproximadamente un 1% de un elemento de aleación adicional que
impide el ablandamiento del metal durante la operación de soldadura
fuerte. Los elementos de aleación típicos incluyen zinc o níquel. En
otra realización, el metal del tubo puede estar formado por SM2385,
un 85% de latón de cobre, mientras que los colectores pueden estar
formados por SM2464, una aleación de latón, ambos disponibles
comercialmente por Outokumpu Copper Strip AB de Västerås, Suecia.
Los tubos también pueden estar formados por un material distinto al
cobre o a una aleación de cobre, tal como aluminio, aleaciones de
aluminio, o acero inoxidable, o cualquier material utilizado
comúnmente para formar tubos de transferencia de calor.
Los tubos de la presente invención pueden
fabricarse de varias maneras. Una técnica de fabricación incluye
doblar la lámina de cobre o de aleación de cobre tal y como se
desvela en la patente estadounidense número 6.530.514, cuyos
contenidos se incorporan en este documento como referencia. Sin
embargo, la invención contempla otros procesos de doblado o de
formación, tales como procesos de soldadura de tubos por alta
frecuencia, y la mejora desvelada en este documento se refiere
colocar material de soldadura fuerte mediante una técnica de
deposición térmica. La soldadura fuerte por deposición térmica puede
utilizarse sobre una forma de tubo estándar, así como sobre la
forma descrita en la patente '514.
En una realización, el tubo 12 está formado a
partir de una lámina que presenta una base 22 y dos extremos 23,
25. Los extremos 23, 25 están doblados el uno hacia el otro hasta
que se encuentran en el centro de la lámina. Durante el doblado se
forman las partes 26, 28 de lados opuestos y el lado 24 superior.
Después, los extremos 23, 25 se acodan para formar los segmentos
40, 42. Esto crea un diseño de la estructura tubular deseada, pero
los extremos de la lámina metálica están libres y no unidos.
La Fig. 2 muestra uno de los tubos 12 del
intercambiador 10 de calor. El tubo 12 incluye una base 22, un lado
24 superior y dos partes 26, 28 de lados opuestos, generalmente
arqueadas. El tubo 12 tiene una forma generalmente rectangular y
puede tener extremos redondeados, e incluye además una parte 30
divisoria que se extiende desde la base 22 hasta el lado 24
superior para definir un par de pasos 34, 36 de fluido. La parte 30
divisoria incluye un par de segmentos 40, 42 que están doblados
desde el lado 24 superior.
Para unir los extremos metálicos y formar
canales sellados se utiliza la técnica novedosa de soldadura fuerte
descrita en este documento en lugar de polvo metálico o aleación
metálica, un aglutinante y un portador, o una chapa de soldadura
fuerte. La pasta comprende polvo metálico o de aleación metálica, un
aglutinante y un portador. Generalmente, el polvo está presente
como el ingrediente principal, estando presente el aglutinante en
una cantidad entre el 3% y el 20% en peso aproximadamente y estando
presente el portador en una cantidad de entre el 1% y el 10% en
peso aproximadamente. Por ejemplo, en una realización, 100 gramos de
polvo se mezcla con 10 gramos de portador y 2 gramos de
aglutinante. La forma de pasta del material de soldadura fuerte
tiene la ventaja de permitir que el material fluya hasta la posición
deseada en el tubo antes de solidificarse.
El portador es preferentemente un líquido, tal
como agua o un alcohol, de manera que la consistencia de la pasta
no es demasiado viscosa para facilitar su aplicación mediante
pintado o cepillado. También pueden utilizarse ceras de bajo peso
molecular. Un portador bastante preferido son los alcoholes
minerales. Cuando el portador es un líquido y la pasta se aplica a
las partes que van a soldarse fuertemente, se utiliza un proceso de
secado. Éste es un simple proceso de calentamiento que evapora casi
todo el portador, dejando solamente una pequeña cantidad sobre las
partes que van a soldarse fuertemente, normalmente menos del 2%
aproximadamente, y, preferentemente, todo el portador se
evapora.
Cuando el portador está basado en cera, el
aglutinante puede estar en forma de termoplástico. El polvo tiene
que mezclarse entonces con la cera antes de su aplicación. Durante
la aplicación de la pasta, el aglutinante termoplástico se calienta
a 90ºC para que se funda. La pasta se solidifica tras aplicarse al
tubo a medida que el calor se transfiere al metal del tubo. No es
necesario un proceso de secado cuando se utiliza un portador basado
en cera, ya que la cera vuelve a solidificarse sin un proceso de
este tipo.
El polvo es un relleno que actúa para rellenar
la junta entre las partes de la tira de tubo que van a unirse,
mientras que se alea con el metal del tubo. El relleno puede incluir
cualquier relleno conocido por los expertos en la materia, tal como
una aleación de cobre y fósforo. Preferentemente, el relleno es una
aleación de cobre, níquel, estaño y fósforo, tal como OKC600, el
cual está disponible comercialmente. El OKC600 comprende entre un
1% y un 5% de níquel aproximadamente, entre un 15% y un 20% de
estaño aproximadamente, entre un 4% y un 7% de fósforo
aproximadamente, y el resto de cobre. El aglutinante actúa como un
adhesivo para pegar el relleno a las superficies deseadas. No es
necesario añadir fundente, ya que el fósforo actúa como un fundente
haciendo que la aleación de cobre, níquel, estaño y fósforo sea una
aleación autofundente, dando como resultado mejores propiedades de
corrosión.
El relleno se produce atomizando por gas polvo
de grano fino esférico. El tamaño máximo de partícula es
generalmente de 90 \mum aproximadamente, estando comprendido el
tamaño medio de partícula entre 5 \mum y 60 \mum
aproximadamente y, preferentemente, entre 15 \mum y 30 \mum.
La pasta de soldadura fuerte se aplica
normalmente al tubo mediante pulverización con una pistola
pulverizadora. Normalmente se utiliza pasta basada en agua para
radiadores con aletas acanaladas y su utiliza una pasta más dura
basada en disolvente para radiadores de tubo de empuje plano. El
grosor del material de soldadura fuerte se mide normalmente por el
peso. Preferentemente, el material de soldadura fuerte puede
aplicarse entre 100 y 300 g/m^{2} aproximadamente y,
preferentemente, entre 150 g/m^{2} y 200 g/m^{2}
aproximadamente.
Cuando se utiliza una chapa de soldadura fuerte
en lugar de la pasta, la chapa se inserta entre las piezas del tubo
que van a unirse. La chapa puede colocarse de manera muy sencilla
sobre el tubo donde se desee. La chapa tiene generalmente la misma
composición que la utilizada para el relleno de pasta, es decir,
cualquier aleación de cobre de soldadura fuerte conocida por los
expertos en la materia. Se prefiere una aleación de cobre, níquel,
estaño y fósforo, tal como OKC600. La chapa tiene un grosor de al
menos 0,025 mm aproximadamente, preferentemente entre 0,01 y 0,05
mm aproximadamente. Normalmente no se necesita ningún fundente,
aglutinante o portador para esta realización. De manera ventajosa,
la chapa no requiere una etapa de secado para volatilizar
componentes líquidos. La única etapa necesaria es colocar la chapa
donde sea necesario. Sin embargo, el aglutinante puede ser
necesario para garantizar que la chapa permanezca en su
posición.
En una realización adicional, el proceso de
pulverización térmica se utiliza preferentemente para depositar el
material de soldadura fuerte deseado sobre los tubos. Un arco de
plasma o de alambre se utiliza para aplicar una aleación de
soldadura fuerte en forma de polvo o de alambre. Una zona de alta
temperatura en la boquilla del pulverizador térmico funde el polvo
o el alambre, el cual se aplica después sobre la superficie que va
a soldarse fuertemente a velocidades muy altas. Una vez que hace
contacto con la superficie, el material de soldadura fuerte se
enfría y se solidifica para crear el recubrimiento deseado. Una vez
que las partículas fundidas hacen contacto con la superficie, las
esferas se aplanan a medida que se enfrían y se solidifican para
crear el recubrimiento de alta densidad deseado. La velocidad a la
que la aleación de soldadura fuerte se introduce en la pistola
pulverizadora puede controlarse de manera precisa con el fin de
producir un grosor de recubrimiento deseado.
La Fig. 3 muestra una pistola pulverizadora con
un alimentador de polvo. La pistola 50 pulverizadora incluye un
cátodo 52 y un ánodo 54. Un gas 56 de plasma fluye en la dirección
de las flechas alrededor del cátodo 52 y a través del ánodo 54. El
gas 56 de plasma puede estar formado por argón, nitrógeno, hidrógeno
o helio. El gas 56 de plasma se calienta por un arco 58 que se
forma entre el cátodo 52 y el ánodo 54, lo que hace que el gas 56
de plasma alcance temperaturas extremas, se disocie y se ionice para
formar un plasma. Un polvo 62 se introduce en el plasma a medida
que sale de la boquilla. El polvo 62 se calienta rápidamente y se
acelera por el plasma, de manera que forma un recubrimiento 70
sobre el sustrato 74. Después, el recubrimiento 70 se enfría
rápidamente y se solidifica sobre el sustrato 74. El sustrato 74
será normalmente el tubo de transferencia de calor. El tubo puede
tener cualquier tamaño y forma estándar, incluyendo la forma doblada
descrita en las Fig. 1 y 2.
Puede utilizarse cualquier pistola de plasma
conocida por los expertos en la materia que sea compatible con el
proceso deseado. Ejemplos incluyen la Praxair SG-100
disponible comercialmente por Praxair de Danbury, Connecticut, y la
pistola de plasma de serie PG disponible comercialmente por BayState
Surface Technologies, Inc. de Auburn, Massachusetts. Un sistema de
arco de alambre que puede ser útil con la presente invención es el
sistema de pulverización de arco Praxair 8835.
Cuando se fabrican los tubos planos para
construir intercambiadores de calor, los tubos pueden recubrirse en
un molino tubular a una velocidad de máquina de 600 pies/minuto
aproximadamente. Los colectores también pueden cubrirse y soldarse
fuertemente utilizando este proceso. Cuando se construyen
refrigeradores de aceite, las placas estampadas que forman los
tubos y los colectores pueden cubrirse y soldarse fuertemente de
esta manera. Para ensamblar el intercambiador de calor, las aletas
se colocan sobre tubos recubiertos y los tubos se insertan en los
colectores recubiertos para crear la matriz del intercambiador de
calor. Después, el horno de soldadura fuerte funde la aleación de
soldadura fuerte y une los componentes entre sí para formar la
unidad sólida de intercambiador de calor. El recubrimiento se lleva
a cabo normalmente en una atmósfera inerte para garantizar que el
material de soldadura fuerte recubierto vuelva a fundirse cuando se
suelden fuertemente las partes entre sí. La técnica de
pulverización térmica también puede utilizarse para intercambiadores
de calor que no requieran colectores, por ejemplo cuando se unen
dos láminas opuestas para formar el tubo, el cual puede incluir uno
o más canales.
La utilización de soldadura fuerte por
pulverización térmica dará como resultado normalmente un aumento
significativo en la densidad de la aleación de soldadura fuerte del
recubrimiento sin aumentar su grosor. El polvo o el alambre
fundidos se vuelven planos por la velocidad de impacto con la
superficie, en lugar de esféricos como en las técnicas conocidas.
Asimismo, con densidades de recubrimiento similares, el grosor puede
reducirse utilizando un recubrimiento de pulverización térmica. La
velocidad del proceso de recubrimiento puede aumentar
adicionalmente utilizando dos o más pistolas para recubrir ambos
lados de los tubos simultáneamente.
Una vez que se aplique el material de soldadura
fuerte, el tubo se calienta justo por encima del punto de fusión
del relleno del material de soldadura fuerte. El calentamiento
permite que el tubo se recubra o se humedezca suficientemente por
el material de soldadura fuerte. Preferentemente, el tubo se
calienta a un 20% aproximadamente por encima del punto de fusión del
relleno, más preferentemente a un 5% aproximadamente por encima del
punto de fusión. Esto difiere de un proceso en el que se suelde
aluminio fuertemente. El punto de fusión de la aleación de
soldadura fuerte para el aluminio está muy cerca del punto de fusión
del tubo de aluminio. La aleación de soldadura fuerte es
normalmente una capa de chapa sobre el aluminio cuyo espesor es
aproximadamente el 10% del grosor de la pared del tubo. Por lo
tanto, cuando se intenta fundir la aleación de soldadura fuerte de
aluminio, existe el peligro de que el material del tubo también se
funda. El punto de fusión de la aleación de soldadura fuerte OKC600
es normalmente de 600ºC aproximadamente. En una realización, el
tubo se calienta a 630ºC aproximadamente. En otra realización, el
tubo se calienta a 610ºC aproximadamente. Estas temperaturas son
mucho más bajas que los puntos de fusión de los tubos de aleación de
cobre, los cuales están comprendidos entre 1000ºC y 1100ºC
aproximadamente. Por lo tanto, calentando el tubo a algo más de
600ºC sólo se fundirá la aleación de soldadura fuerte y no el
tubo.
Los segmentos 40, 42 se cubren primero con pasta
o se coloca una chapa entre los mismos. Los extremos terminales de
los segmentos 40, 42 también se cubren con la pasta o se colocan
encima de una chapa que está colocada sobre la base. La pasta se
aplica generalmente a lo largo de la rebaba 44 de soldadura fuerte
como una nervadura de pasta, mientras que la chapa se aplica a lo
largo de la misma rebaba de soldadura fuerte entre los extremos
terminales de los segmentos y la base como un tira de chapa.
Después, el tubo se calienta hasta una temperatura por encima del
punto de fusión del material de soldadura fuerte para unir el
material para formar el tubo. Los dos segmentos 40, 42 se sueldan
fuertemente entre sí y los segmentos 40, 42 también se sueldan
fuertemente a la base 22. El tubo en sección transversal se parece
a una forma en B. Se ha observado que esta forma es especialmente
ventajosa para aceptar material de soldadura fuerte, especialmente
material de soldadura fuerte sin fundente.
La pasta o la chapa se utilizan para sellar el
tubo e impedir fugas del fluido de refrigeración que fluye a través
del tubo. La pasta o la chapa pueden depositarse sobre las
superficies de la lámina antes, durante o después de que se forme
el tubo. De manera ventajosa, la soldadura fuerte del tubo no
requiere que se añada fundente al mismo.
La aplicación de soldadura fuerte tiene lugar
generalmente en un horno. Una preocupación durante el proceso es
impedir la oxidación del tubo o del material de soldadura fuerte. El
horno debe tener un punto de condensación inferior a -40ºC
aproximadamente y un contenido de oxígeno inferior a 100 ppm
aproximadamente. A menudo se utiliza una atmósfera de gases
inertes, tales como nitrógeno, con un punto de condensación de -65ºC
aproximadamente y un bajo contenido de oxígeno de 10 ppm
aproximadamente.
La superficie de un tubo que va a recubrirse se
preparó utilizando granalla de acero fina. La superficie también
puede precalentarse antes de recubrirse. Se utilizó una pistola de
plasma para rociar un tubo a 750 mm/segundo para un recubrimiento
de una sola pasada con la boquilla situada entre 10,16 cm y 12,7 cm
(4 y 5 pulgadas) aproximadamente desde el sustrato. El
recubrimiento sobre el tubo logró un grosor de 0,0254 mm (0,001
pulgadas) aproximadamente por cada lado. El recubrimiento tuvo
lugar de una atmósfera inerte purgada con nitrógeno.
\vskip1.000000\baselineskip
En la lista de documentos indicados por el
solicitante se ha recogido exclusivamente para información del
lector, y no es parte constituyente del documento de patente
europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la
EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
- \bullet EP 0302232 A [0003]
- \bullet US 5704423 A [0003]
- \bullet US 4633056 A [0003]
- \bullet US 5765634 A [0003]
- \bullet US 5186251 A [0003]
- \bullet US 5378294 A [0004]
- \bullet US 5441106 A [0003]
- \bullet US 6530514 A [0005] [0017]
\bullet US 5579837 A [0003]
Claims (16)
1. Un procedimiento para formar un
intercambiador de calor, que comprende:
- formar configuraciones a partir de una lámina de un metal o de una aleación metálica que pueda unirse mediante soldadura fuerte, donde la configuración se crea para formar uno o más pasos de fluido para formar un intercambiador de calor, caracterizado porque el procedimiento comprende además pulverizar térmicamente un material de soldadura fuerte sobre partes seleccionadas de la lámina, donde el material de soldadura fuerte puede unirse a las configuraciones para formar una o más juntas de soldadura fuerte que completan la formación del uno o más pasos de fluido; y
- calentar las configuraciones o el material de soldadura fuerte a una temperatura suficiente para fundir el material de soldadura fuerte de manera que se adhiera a las configuraciones para formar una o más juntas de soldadura fuerte para formar el intercambiador de calor.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el material de soldadura fuerte está en forma de polvo o
de un alambre.
3. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que el material de soldadura fuerte se aplica a través de una
pistola de pulverización térmica.
4. El procedimiento según la reivindicación 3,
en el que la pulverización térmica comprende un arco de plasma o de
alambre.
5. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el material de soldadura fuerte se aplica en una
atmósfera inerte.
6. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la configuración se sella mediante la junta de soldadura
fuerte para formar uno o varios tubos que incluyen el (los)
paso(s).
7. El procedimiento según la reivindicación 6,
en el que se forma una pluralidad de tubos.
8. El procedimiento según la reivindicación 6,
en el que el procedimiento comprende fabricar un radiador de
automóvil formando un intercambiador de calor que presenta uno o más
pasos de fluido según la reivindicación 6.
9. El procedimiento según la reivindicación 6,
en el que se proporciona una pluralidad de tubos y se unen además a
uno o más colectores colocados en una posición operativa para
dirigir o recibir fluido desde los pasos para formar el
intercambiador de calor.
10. El procedimiento según la reivindicación 9,
en el que el procedimiento comprende fabricar un radiador de
automóvil preparando una pluralidad de tubos de intercambiador de
calor según la reivindicación 9 y conectando los tubos en
asociación de fluidos para formar el radiador de automóvil.
11. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el procedimiento comprende:
- formar un tubo para un intercambiador de calor proporcionando una lámina de un metal o de una aleación metálica que presenta una base y dos extremos;
- doblar los extremos de la lámina para formar segmentos que presentan lados opuestos entre sí y lados opuestos a la base de la lámina;
- doblar adicionalmente los extremos de la lámina el uno hacia el otro para formar un par de pasos de fluido;
- aplicar un material de soldadura fuerte que pueda adherirse al material laminado sin fundente entre los lados opuestos de los segmentos y entre la base y los lados de los segmentos opuestos a la base de la lámina; y
- aplicar calor a la lámina y al material de soldadura fuerte suficiente para fundir el material de soldadura fuerte y hacer que se adhiera a los segmentos y a la base para unir los segmentos entre sí y a la base de la lámina para formar el tubo.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el material de soldadura fuerte es un metal o una
aleación compatible con el metal o la aleación de la lámina.
13. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la lámina está formada por un material seleccionado a
partir del grupo que consiste en aluminio, aleaciones de aluminio,
cobre, aleaciones de cobre o acero inoxidable.
14. El procedimiento según la reivindicación 13,
en el que la lámina comprende cobre o una aleación de cobre y el
material de soldadura fuerte comprende una aleación de cobre que
está formulada para tener una temperatura de fusión inferior a la
de la lámina.
15. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la lámina se calienta a no más del 20% aproximadamente
por encima de la temperatura de fusión del material de soldadura
fuerte para formar la(s) junta(s) de soldadura
fuerte.
16. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el calentamiento se produce en un horno.
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