JP2013091840A - Side support material and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サイドサポート材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a side support material and a manufacturing method thereof.
自動車用熱交換器にはアルミニウム合金のチューブやフィン、サイドサポートが用いられており、これらがろう付けにより組みつけられている。軽量化を目的にフィンやチューブの薄肉化が進んでおり、それに伴って熱交換器の耐圧強度確保のため、ろう付後の高強度化が必要となる。特にアルミニウム合金サイドサポート材は、熱交換器の耐圧強度に大きな影響を及ぼすことから、これまでにも高強度のサイドサポート材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Aluminum heat exchangers for automobiles use aluminum alloy tubes, fins, and side supports, which are assembled by brazing. Thinning of fins and tubes has been progressing for the purpose of weight reduction, and accordingly, it is necessary to increase the strength after brazing in order to ensure the pressure resistance of the heat exchanger. In particular, since the aluminum alloy side support material has a great influence on the pressure resistance of the heat exchanger, a high strength side support material has been proposed so far (see, for example, Patent Document 1).
上述の通り、軽量化を目的にフィンの薄肉化が進む傾向にあり、サイドサポート材などクラッドしてあるろう材量が多い厚肉のブレージングシートとフィン材とをろう付けにより組み合わせる場合、フィン材に座屈を伴うろう侵食(エロージョン)が発生する問題が出てきた。また、薄肉化したフィンやチューブを用いた熱交換器の耐圧強度の確保のため、ろう付け後のサイドサポートが高強度である必要が出てきた。 As mentioned above, fins tend to be thinner for the purpose of weight reduction, and when brazing a brazing sheet with a large amount of brazing material, such as side support material, and brazing, and fin material, A problem has arisen in which erosion with buckling occurs. In addition, in order to secure the pressure resistance of heat exchangers using thinned fins and tubes, the side support after brazing needs to have high strength.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、フィンにろう付された場合に、フィンへのろう侵食が少なく、耐エロージョン性に優れ、且つ、ろう付け後強度が高強度であるサイドサポート材およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when brazed to a fin, there is little brazing erosion to the fin, excellent erosion resistance, and high strength after brazing. An object is to provide a side support material and a manufacturing method thereof.
本発明のサイドサポート材は、Mn:1.0〜2.0質量%、Si:0.5〜1.5質量%、Cu:0.3〜1.2質量%、Mg:0.03〜0.3質量%、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金から構成される芯材の一方の面に、Si:3.0〜9.0質量%、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金から構成されるろう材がクラッドされ、前記芯材の他方の面にMn:1.0〜2.0質量%、Si:0.3〜1.7質量%、Cu:0.03〜0.25質量%、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金から構成される拡散防止層がクラッドされてなることを特徴とする。 The side support material of the present invention has Mn: 1.0 to 2.0 mass%, Si: 0.5 to 1.5 mass%, Cu: 0.3 to 1.2 mass%, Mg: 0.03 to 0 3% by mass, on one side of a core material composed of an aluminum alloy composed of the balance Al and inevitable impurities, Si: 3.0 to 9.0% by mass, composed of an aluminum alloy composed of the balance Al and inevitable impurities The brazing material is clad, and the other surface of the core material is Mn: 1.0-2.0 mass%, Si: 0.3-1.7 mass%, Cu: 0.03-0.25 mass% The diffusion prevention layer made of an aluminum alloy composed of the remaining Al and inevitable impurities is clad.
本発明のサイドサポート材において、前記芯材が、さらに、Zr:0.05〜0.25質量%、Ti:0.03〜0.20質量%のうち、1種又は2種を含有することが好ましい。
本発明のサイドサポート材において、前記拡散防止層が、さらに、Zn:0.05質量%以上0.5質量%未満を含有することが好ましい。
本発明のサイドサポート材において、前記芯材のろう付後の結晶粒径が200μm以下であることが好ましい。
本発明のサイドサポート材において、前記ろう材中のSi粒子の平均円相当径が2μm以下であることが好ましい。
In the side support material of the present invention, the core material may further contain one or two of Zr: 0.05 to 0.25% by mass and Ti: 0.03 to 0.20% by mass. preferable.
In the side support material of the present invention, it is preferable that the diffusion preventing layer further contains Zn: 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass.
In the side support material of the present invention, it is preferable that a crystal grain size of the core material after brazing is 200 μm or less.
In the side support material of the present invention, it is preferable that the average equivalent-circle diameter of the Si particles in the brazing material is 2 μm or less.
本発明のサイドサポート材の製造方法は、上記本発明のサイドサポート材を製造する方法であって、前記サイドサポートの前記芯材を、550℃以上610℃以下で且つ1時間以上10時間以下行う均質化処理を実施する製法、もしくは均質化処理を実施しない製法で作製することを特徴とする。 The method for producing a side support material of the present invention is a method for producing the side support material of the present invention, wherein the core material of the side support is 550 ° C. or more and 610 ° C. or less and 1 hour or more and 10 hours or less. It is characterized in that it is produced by a production method that implements the above, or a production method that does not carry out homogenization.
本発明に係るサイドサポート材は、Mn、Si、Cu、Mgを所定の含有量で含む芯材の一方の面に、Siを所定の含有量で含むろう材がクラッドされるとともに、他方の面にMn、Si、Cuを所定の含有量で含む拡散防止層がクラッドされる構成であることにより、フィンにろう付された場合に、フィンへのろう侵食が少なく、耐エロージョン性に優れる。
また、本発明に係るサイドサポート材において、芯材のろう付後の結晶粒径を200μm以下に規定することにより、フィンへのろう付時にサイドサポートの芯材へのろう侵食が促進され、フィンへのろう侵食が抑制される。
さらに、本発明に係るサイドサポート材において、ろう材中のSi粒子の平均円相当径を2μm以下に規定することにより、フィンにろう付された場合に、フィンへのろう侵食をより効果的に抑制できる。
本発明のサイドサポート材の製造方法は、サイドサポートの芯材を550℃以上610℃以下で且つ1時間以上10時間以下行う均質化処理を実施する製法、もしくは均質化処理を実施しない製法で作製することにより、サイドサポート材の芯材の結晶粒径を細かくすることができる。そのため、本発明に係る方法で製造されたサイドサポート材をフィンへろう付けする際のろう付熱処理時に、サイドサポート材の芯材へのろう侵食が大きくなり、フィンへのろう侵食(エロージョン)を抑制することができる。
The side support material according to the present invention is clad with brazing material containing Si with a predetermined content on one surface of a core material containing Mn, Si, Cu, Mg with a predetermined content, and on the other surface. Since the diffusion preventing layer containing Mn, Si, and Cu at a predetermined content is clad, when brazed to the fin, the braze erosion to the fin is small and the erosion resistance is excellent.
Further, in the side support material according to the present invention, by defining the crystal grain size after brazing of the core material to 200 μm or less, the brazing erosion to the core material of the side support is promoted when brazed to the fin, Wax erosion is suppressed.
Furthermore, in the side support material according to the present invention, by regulating the average equivalent circle diameter of the Si particles in the brazing material to 2 μm or less, the brazing erosion to the fin is more effectively suppressed when brazed to the fin. it can.
The side support material manufacturing method of the present invention is manufactured by a manufacturing method in which a homogenization process is performed in which the core material of the side support is 550 ° C. or more and 610 ° C. or less and 1 hour or more and 10 hours or less, or a manufacturing method that does not perform the homogenization process Thus, the crystal grain size of the core material of the side support material can be reduced. Therefore, during the brazing heat treatment when brazing the side support material manufactured by the method according to the present invention to the fin, the brazing erosion to the core material of the side support material is increased, and the brazing erosion to the fin is suppressed. be able to.
以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
図1は本発明に係るサイドサポート材を用いた熱交換器の一実施形態を示す斜視図であり、図2は図1に示す熱交換器の正面図である。
図1、2に示す熱交換器1は、離間して左右に配置されている一対のヘッダーパイプ2、2と、これらヘッダーパイプ2、2の間にヘッダーパイプ2と直行する方向で互いに平行に間隔をあけて設けられたアルミニウム合金製の複数のチューブ3と、これら隣接するチューブ3、3の間に架設されるように設けられたアルミニウム合金製の波形のフィン4と、複数のチューブ3の外側に上下に設けられた本発明に係るサイドサポート材5、5とから構成されている。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a heat exchanger using a side support material according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of the heat exchanger shown in FIG.
A
熱交換器1において、ヘッダーパイプ2とチューブ3およびサイドサポート材5は、ヘッダーパイプ2の側面に複数整列形成されたスロット(差込孔)に各チューブ3及び各ヘッダーパイプ5の端部が差し込まれ、差込部分の周りに配置したろう材を用いて両者が相互にろう付されるとともに、チューブ3及びサイドサポート材5とフィン4が相互にろう付されることで組み立てられている。
このような構成の熱交換器1では、各ヘッダーパイプ2と各チューブ3の内部空間(冷媒通路)が冷媒を循環するので、この冷媒と外気との熱交換をフィン4を介して行うようになっている。
In the
In the
アルミニウム合金製のヘッダーパイプ2の形状は特に限定はなく、内部に冷媒を通過させる空間を有している構成であればよい。なお、ヘッダーパイプ2は図2に示す円筒状に限定されず、如何なる形状であってもよい。
チューブ3の形状は特に限定はなく、ヘッダーパイプ2の内部空間を介して冷媒を循環させ、フィン4を介して効率良く熱交換できるように構成されていればよい。
例えば、断面が扁平型などに形成され、内部に複数形成された流通孔を備えた押出多穴管や、芯材(圧延板)の片面或いは両面にろう材と犠牲材を貼り合せたアルミニウム合金製のブレージングシートを用いることができる。チューブ3の厚さは、例えば、0.15〜0.30mm程度に形成すればよい。
The shape of the
The shape of the
For example, an extruded multi-hole tube having a flat cross section and a plurality of flow holes formed therein, or an aluminum alloy in which a brazing material and a sacrificial material are bonded to one or both sides of a core material (rolled plate) A made brazing sheet can be used. What is necessary is just to form the thickness of the
フィン4は、チューブ3およびサイドサポート材5に組み付けられた状態でろう付処理されることにより、ろう材を介してチューブ3およびサイドサポート材5にろう付接合されるものである。フィン4の形状は、特に限定されず、例えば、平板状、波板状、蛇腹状等、フィン4が適用される熱交換器1の形態に応じて適宜選択することができる。フィン4の板厚は、例えば0.040〜0.080mmの範囲とされる。
本発明において、フィン4は、JIS3003などのアルミニウム合金から構成される。
The
In the present invention, the
<サイドサポート材>
図3は、本発明に係るサイドサポート材を用いた熱交換器1におけるフィン4とサイドサポート材5のろう付接合部を示す模式図である。図3に示すように、サイドサポート材5は、芯材5Sの一方の面にろう材5Rがクラッドされ、芯材5Sの他方の面に拡散防止層5Kがクラッドされてなる。サイドサポート材5はそのろう材5R側の面がフィン4の屈曲部にろう付けされており、接合部にはフィレット7が形成されている。サイドサポート材5は板状であって、その厚さは0.8〜2.0mmとされる。
<Side support material>
FIG. 3 is a schematic diagram showing a brazed joint between the
サイドサポート材5の芯材5Sは、Mn:1.0〜2.0質量%、Si:0.5〜1.5質量%、Cu:0.3〜1.2質量%、Mg:0.03〜0.3質量%、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金から構成される。また、芯材5Sの一方の面にクラッドされるろう材5Rは、Si:3.0〜9.0質量%、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金から構成される。さらに、芯材5Sの他方の面にクラッドされる拡散防止層5Kは、Mn:1.0〜2.0質量%、Si:0.3〜1.7質量%、Cu:0.03〜0.25質量%、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金から構成される。
以下、本発明で使用するアルミニウム合金の組成限定理由について説明する。
なお、本明細書において記載する各元素の含有量は、特に限定しない限り質量%であり、また、特に規定しない限り上限と下限を含むものとする。例えば1.0〜2.0%との表記は1.0%以上2.0%以下を意味する。
The
Hereinafter, the reasons for limiting the composition of the aluminum alloy used in the present invention will be described.
In addition, content of each element described in this specification is mass% unless otherwise specified, and includes an upper limit and a lower limit unless otherwise specified. For example, the notation of 1.0 to 2.0% means 1.0% or more and 2.0% or less.
(サイドサポート材の芯材の組成)
「Mn:1.0〜2.0質量%」
Mnの含有量を1.0質量%以上とすることにより、Al−Mn系化合物による分散強化により、フィンへろう付した際のろう付後強度を向上させることができる。Mnの含有量が1.0質量%未満の場合、Al−Mn系化合物による分散強化が小さく、フィンへろう付した際に、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。
Mnの含有量を2.0質量%以下とすることにより、鋳造時にAl−(Mn,Fe)系の粗大な晶出物が増加することを抑制できる。Mnの含有量が2.0質量%を超える場合、鋳造時にAl−(Mn,Fe)系の粗大な晶出物が増加し、フィンへとろう付した際に、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。また、製造性(成形性)が低下するおそれがある。
(Side support core composition)
“Mn: 1.0 to 2.0% by mass”
By setting the Mn content to 1.0% by mass or more, the strength after brazing when brazed to the fin can be improved by dispersion strengthening with the Al—Mn compound. When the Mn content is less than 1.0% by mass, the dispersion strengthening by the Al—Mn compound is small, and when brazing to the fin, the desired strength after brazing may not be obtained.
By setting the content of Mn to 2.0% by mass or less, it is possible to suppress an increase in Al- (Mn, Fe) -based coarse crystallized product during casting. When the Mn content exceeds 2.0% by mass, the Al- (Mn, Fe) -based coarse crystallized product increases during casting, and when brazed to the fin, the desired post-brazing strength is obtained. May not be obtained. Moreover, there exists a possibility that manufacturability (moldability) may fall.
[Si:0.5〜1.5質量%]
Siの含有量を0.5質量%以上1.5質量%以下とすることにより、Al−Mn−Si系化合物による分散強化により、フィンへろう付した際のろう付後強度を向上させることができる。Siの含有量が0.5質量%未満の場合、Al−Mn−Si系化合物による分散強化が小さく、フィンへろう付した際に、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。また、Siの含有量が1.5質量%を超える場合、Al−Mn−Si系化合物による分散強化が大きくなり過ぎて、成形加工が困難になるおそれがある。
[Si: 0.5 to 1.5% by mass]
By making the Si content 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less, the strength after brazing when brazed to the fin can be improved by dispersion strengthening with the Al—Mn—Si based compound. it can. When the Si content is less than 0.5% by mass, the dispersion strengthening by the Al—Mn—Si-based compound is small, and when brazing to the fin, the desired strength after brazing may not be obtained. On the other hand, when the Si content exceeds 1.5% by mass, the dispersion strengthening by the Al—Mn—Si based compound becomes too large, and the molding process may be difficult.
[Cu:0.3〜1.2質量%]
Cuの含有量を0.3質量%以上1.2質量%以下とすることにより、Cuの固溶によりろう付後強度を向上させることができる。Cuの含有量が0.3質量%未満の場合、Cuの固溶量が少なく、フィンへろう付した際に、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。また、Cuの固溶量が1.2質量%を超える場合、Cuの固溶量が多く、強度が高くなり過ぎて、成形加工が困難になるおそれがある。
[Cu: 0.3 to 1.2% by mass]
By setting the Cu content to 0.3 mass% or more and 1.2 mass% or less, the strength after brazing can be improved by solid solution of Cu. When the content of Cu is less than 0.3% by mass, the amount of solid solution of Cu is small, and when brazing to a fin, the desired strength after brazing may not be obtained. Moreover, when the solid solution amount of Cu exceeds 1.2% by mass, the solid solution amount of Cu is large, the strength becomes too high, and the molding process may be difficult.
[Mg:0.03〜0.3質量%]
Mgの含有量を0.03質量%以上とすることにより、金属間化合物による分散強化及び固溶強化により、フィンへろう付した際のろう付後強度を向上させることができる。Mgの含有量が0.03質量%未満の場合、金属間化合物による分散強化及び固溶強化の影響が小さく、フィンへろう付した際のろう付後強度への寄与が小さくなるおそれがある。
Mgの含有量を0.3質量%以下とすることにより、鋳造時の晶出物が粗大化することを抑制できる。Mgの含有量が0.3質量%を超える場合、鋳造時の晶出物が粗大化し、製造性(成形性)が低下するおそれがある。
[Mg: 0.03-0.3 mass%]
By setting the Mg content to 0.03% by mass or more, the strength after brazing when brazed to the fin can be improved by dispersion strengthening and solid solution strengthening with an intermetallic compound. When the Mg content is less than 0.03% by mass, the influence of dispersion strengthening and solid solution strengthening due to the intermetallic compound is small, and the contribution to the strength after brazing when brazed to the fins may be small.
By making Mg content 0.3 mass% or less, it can suppress that the crystallization thing at the time of casting coarsens. When the content of Mg exceeds 0.3% by mass, the crystallized product at the time of casting becomes coarse, and the manufacturability (formability) may be reduced.
本発明において、サイドサポート材5の芯材5Sは、以上の元素に加えて、Zr0.05〜0.25質量%、Ti0.03〜0.20質量%の1種又は2種を含有することができる。
これらの元素は芯材5Sの強度を高める作用を有する。これらの元素の含有量が前記範囲よりも少ない場合には、金属間化合物による分散強化および固溶強化の影響が小さく、ろう付後強度への寄与が小さくなる。また、これらの元素の含有量が前記範囲を超える場合には、鋳造時の晶出物が粗大化し、製造性(生産性)が低下するおそれがある。
In the present invention, the
These elements have the effect of increasing the strength of the
(サイドサポート材のろう材の組成)
[Si:3.0〜9.0質量%]
Siの含有量が3.0質量%以上9.0質量%以下とすることにより、十分なろう付性が得られる。Siの含有量が3.0質量%未満の場合、フィンへのろう付熱処理時に溶融ろうの量が少なく、十分なろう付性が得られないおそれがある。また、Siの含有量が9.0質量%を超える場合、フィンへのろう付熱処理時に溶融ろうの量が多く、フィン4への著しいろう侵食が生じ易くなるおそれがある。
(Composition of side support brazing material)
[Si: 3.0 to 9.0% by mass]
When the Si content is 3.0% by mass or more and 9.0% by mass or less, sufficient brazability is obtained. When the content of Si is less than 3.0% by mass, the amount of molten brazing is small at the time of brazing heat treatment to the fin, and sufficient brazing property may not be obtained. Further, when the Si content exceeds 9.0 mass%, the amount of molten brazing is large during the brazing heat treatment to the fin, and there is a risk that significant brazing erosion to the
本発明において、サイドサポート材5のろう材5R中のSi粒子の平均円相当径を2μm以下とすることが好ましい。ろう材5R中のSi粒子の平均円相当径を2μm以下とすることにより、サイドサポート材5をフィン4へろう付した際に、フィン4へのろう侵食をより効果的に抑制できる。ろう材5R中のSi粒子の平均円相当径が2μmを超える場合、粗大なSi粒子がろう付熱処理時に溶融し、サイドサポート材5をフィン4へろう付した際に、フィン4が著しいろう侵食を受けるおそれがある。
In the present invention, it is preferable that the average equivalent circle diameter of the Si particles in the
(サイドサポート材の拡散防止層の組成)
拡散防止層5Kは、芯材5Sに含まれるMgによりヘッダーパイプ2とサイドサポート5のろう付性が阻害されることを抑制するために設けられている。拡散防止層5Kを設けることにより、ろう付時に芯材5SからのMgが拡散することを防ぎ、ヘッダーパイプ2とサイドサポート5を強固にろう付できる。
[Mn:1.0〜2.0質量%]
Mnの含有量を1.0質量%以上とすることにより、Al−Mn系化合物による分散強化により、ろう付後強度を向上させることができる。Mnの含有量が1.0質量%未満の場合、Al−Mn系化合物による分散強化が小さく、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。
Mnの含有量が2.0質量%以下とすることにより、鋳造時にAl−(Mn,Fe)系の粗大な晶出物が増加することを抑制できる。Mnの含有量が2.0質量%を超える場合、Al−(Mn,Fe)系の粗大な晶出物が増加し、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。また、製造性(成形性)が低下するおそれがある。
(Composition of side support material diffusion prevention layer)
The
[Mn: 1.0 to 2.0% by mass]
By setting the Mn content to 1.0% by mass or more, the strength after brazing can be improved by dispersion strengthening with an Al—Mn compound. When the Mn content is less than 1.0% by mass, the dispersion strengthening by the Al—Mn compound is small, and the desired strength after brazing may not be obtained.
When the Mn content is 2.0% by mass or less, it is possible to suppress an increase in Al- (Mn, Fe) -based coarse crystallized product during casting. When the Mn content exceeds 2.0% by mass, the Al- (Mn, Fe) -based coarse crystallized product increases, and the desired strength after brazing may not be obtained. Moreover, there exists a possibility that manufacturability (moldability) may fall.
[Si:0.3〜1.7質量%]
Siの含有量を0.3質量%以上1.7質量%以下とすることにより、Al−Mn−Si系化合物による分散強化により、ろう付後強度を向上させることができる。Siの含有量が0.3質量%未満の場合、Al−Mn−Si系化合物による分散強化が小さく、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。また、Siの含有量が1.7質量%を超える場合、Al−Mn−Si系化合物による分散強化が大きくなり過ぎて、成形加工が困難になるおそれがある。
[Si: 0.3 to 1.7% by mass]
By setting the Si content to be 0.3% by mass or more and 1.7% by mass or less, the strength after brazing can be improved by dispersion strengthening with an Al—Mn—Si compound. When the Si content is less than 0.3% by mass, the dispersion strengthening due to the Al—Mn—Si compound is small, and the desired strength after brazing may not be obtained. On the other hand, when the Si content exceeds 1.7% by mass, the dispersion strengthening by the Al—Mn—Si based compound becomes too large, which may make the molding process difficult.
[Cu:0.03〜0.25質量%]
Cuの含有量を0.03質量%以上0.25質量%以下とすることにより、Cuの固溶によりろう付後強度を向上させることができる。Cuの含有量が0.03質量%未満の場合、Cuの固溶量が少なく、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。また、Cuの含有量が0.25質量%を超える場合、Cuの固溶量が多く、素材強度が高くなり過ぎて、成形加工が困難になるおそれがある。また、電位が貴になり、芯材との電位差が小さくなることで、十分な犠牲陽極効果が作用しなくなる。
[Cu: 0.03-0.25 mass%]
By setting the Cu content to 0.03% by mass or more and 0.25% by mass or less, the strength after brazing can be improved by solid solution of Cu. When the Cu content is less than 0.03% by mass, the Cu solid solution amount is small, and the desired strength after brazing may not be obtained. Moreover, when content of Cu exceeds 0.25 mass%, there is much solid solution amount of Cu, raw material intensity | strength becomes high too much and there exists a possibility that a shaping | molding process may become difficult. In addition, since the potential becomes noble and the potential difference from the core material becomes small, a sufficient sacrificial anode effect does not work.
本発明において、サイドサポート材5の拡散防止層5Kは、以上の元素に加えて、Zn0.05質量%以上0.5質量%未満を含有することができる。
Znの含有量が0.05質量%未満の場合、電位が貴になり、芯材5Sとの電位差が小さくなることで、十分な犠牲陽極効果が作用しなくなるおそれがある。また、Znの含有量が0.5質量%以上の場合、電位が卑になり、サイドサポート材5単体の自己耐食性が低下するおそれがある。
In the present invention, the
When the Zn content is less than 0.05% by mass, the potential becomes noble and the potential difference from the
板状のサイドサポート材5全体の厚さは、0.8〜2.0mmの範囲とされ、サイドサポート材5のろう材5Rのクラッド率は3〜10%の範囲とすることが好ましい。
サイドサポート材5のろう材5Rのクラッド率を3〜10%の範囲とすることにより、フィン4との十分なろう付性が得られる。ろう材5Rのクラッド率が3%未満の場合、ろう付熱処理時に溶融ろうの量が少なく、十分なろう付性が得られないおそれがある。また、ろう材5Rのクラッド率が10%を超える場合、ろう付熱処理時に溶融ろうの量が多くなり過ぎ、フィン4が著しいろう侵食を受けるおそれがある。
The overall thickness of the plate-like
By setting the clad rate of the
また、サイドサポート材5の拡散防止層5Kのクラッド率は3〜10%の範囲とすることが好ましい。
サイドサポート材5の拡散防止層5Kのクラッド率を3〜10%の範囲とすることにより、十分な犠牲陽極効果が得られる。拡散防止層5Kのクラッド率が3%未満の場合、拡散防止層5Kが薄くなり、十分な犠牲陽極効果が得られないおそれがある。また、拡散防止層5Kのクラッド率が10%を超える場合、芯材5Sが薄くなり、所望のろう付後強度が得られないおそれがある。
Moreover, it is preferable that the clad rate of the
By setting the cladding rate of the
本発明において、サイドサポート材5の芯材5Sのろう付後の結晶粒径が200μm以下であることが好ましい。芯材5Sのろう付後の結晶粒径を200μm以下とすることにより、ろう付時にサイドサポート5の芯材5Sへのろう侵食が促進され、フィン4へのろう侵食(エロージョン)をより効果的に抑制することができる。
芯材5Sの結晶粒径が200μmを超える場合、ろう付熱処理時にサイドサポート5の芯材5Sへのろう侵食が小さくなり、過剰な溶融ろうによりフィン4が著しいろう侵食を受けるおそれがある。
In the present invention, the crystal grain size after brazing of the
When the crystal grain size of the
(サイドサポート材の製造方法)
サイドサポート材5は、芯材用アルミニウム合金、拡散防止層用アルミニウム合金、およびろう材用アルミニウム合金を鋳造し、得られた鋳塊に均質化処理を施す、あるいは均質か処理を施さずに、熱間圧延によりアルミニウム合金板とした後、焼鈍し、続いて冷間圧延により目的の板厚より若干厚い程度の薄板状のアルミニウム合金板を得た後、中間焼鈍を行い、目的の板厚になるように冷間圧延を施して製造することができる。
サイドサポート材5の製造工程において、均質化処理を行う場合、高温温度域にて行うことが好ましい。具体的には、サイドサポート材5の芯材5Sに処理温度550℃以上610℃以下で且つ処理時間1時間以上10時間以下の条件で均質化処理を行うことが好ましい。このような条件で均質化処理することにより、サイドサポート材5の芯材5Sの結晶粒径を細かくすることができ、ろう付熱処理時に芯材5Sへのろう侵食が大きくなり、フィン4へのろう侵食(エロージョン)を抑制することができる。
(Manufacturing method of side support material)
The
In the manufacturing process of the
均質化処理の処理温度が550℃未満または処理時間が1時間未満である場合、芯材5Sのろう付後結晶粒径が粗大になり、ろう付熱処理時にサイドサポート材5の芯材5Sへのろう侵食が小さくなり、過剰な溶融ろうによりフィン4が著しいろう侵食を受けるおそれがある。また、均質化処理の処理温度が610℃を超えるまたは処理時間が10時間を越える場合、金属間化合物が粗大化し、所望のろう付後強度が得られないとともに、自己耐食性が低下するおそれがある。
なお、この均質化処理は必要に応じて行われるものであり、前記した温度範囲および時間範囲を外れる均質化処理を行うよりは、均質化処理自体を行わない方が好ましい。
When the treatment temperature of the homogenization treatment is less than 550 ° C. or the treatment time is less than 1 hour, the crystal grain size after brazing of the
In addition, this homogenization process is performed as needed, and it is preferable not to perform the homogenization process itself, rather than performing the homogenization process outside the temperature range and the time range described above.
本実施形態のサイドサポート材5を用いた熱交換器1は、図1および図2に示す如く、ヘッダーパイプ2、サイドサポート材5、チューブ3、フィン4を配置した後、フィン4の屈曲部をチューブ3の上面あるいは下面およびサイドサポート材5のろう材5R側の面にろう付けして固定するとともに、チューブ3の端部およびサイドサポート材5の端部とヘッダーパイプ2をろう付けして固定することにより製造される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態のサイドサポート材5は、Mn、Si、Cu、Mgを所定の含有量で含む芯材5Sの一方の面に、Siを所定の含有量で含むろう材5Rがクラッドされるとともに、他方の面にMn、Si、Cuを所定の含有量で含む拡散防止層5Kがクラッドされる構成であることにより、フィン4へろう付した場合に、フィン4へのろう侵食が少なく、耐エロージョン性に優れる。
そのため、本実施形態のサイドサポート材5を用いた熱交換器1は、サイドサポート材5をフィン4へろう付後のフィン4の接合部エリアのろうの侵食率が50%以下であることができる。
ここで、フィン4の接合部エリアのろうの侵食率とは、フィン4とサイドサポート材5の接合部を断面観察した際の、フィン4側のろう侵食の割合であり、ろう侵食を受ける前のフィン4の元の面積を分母、ろう付後のフィン4のろう侵食部の面積を分子として算出する。すなわち、(フィン4の接合部エリアのろうの侵食率)=(ろう付後の接合部におけるフィン4のろう侵食部の断面積)/(ろう付前のフィン4の接合部の断面積)×100(%)である。
In the
Therefore, in the
Here, the wax erosion rate in the joint area of the
また、本実施形態のサイドサポート材5を用いた熱交換器1は、フィン4へのろう侵食が抑制され、優れた耐エロージョン性を備えるとともに、成形性に優れ、且つ優れたろう付後強度を有する。このため、フィン4とチューブ3およびサイドサポート材5とが確実に接合されており、冷媒と外気との熱交換がフィン4を介して効率良くなされる。また、本発明のサイドサポート材5は、フィン4へのろう付後に優れた強度を有するため、軽量化・小型化されても優れた強度を備える熱交換器1用のサイドサポート材として好適である。
In addition, the
以上、本発明に係る熱交換器の各実施形態について説明したが、前記したサイドサポート材5を用いた熱交換器1を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
As mentioned above, although each embodiment of the heat exchanger which concerns on this invention was described, each part which comprises the
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1〜31、比較例1〜16)
「サイドサポート材の作製」
表1および表2に示す含有量で各元素を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる芯材用アルミニウム合金、拡散防止層用アルミニウム合金、およびろう材用アルミニウム合金を半連続鋳造により鋳造した。次に、得られた鋳塊を表1および表2に示す条件で均質化処理した。
次いで、得られた芯材の鋳塊の片面に拡散防止層用鋳塊を、さらにその反対面にろう材用鋳塊を組み合わせて熱間圧延しクラッド材とした。熱間圧延により所定厚さにした後、焼鈍し、続いて冷間圧延により目的の板厚より若干厚い程度の薄板状のアルミニウム合金板を得た。その後、得られたアルミニウム合金板を中間焼鈍を行い、最終冷間圧延により、芯材の一方の面にろう材がクラッドされ、他方の面に拡散防止層がクラッドされた、厚さ1.0mmのH14調質のサイドサポート材を得た。得られたサイドサポート材のろう材のクラッド率は5%、拡散防止層のクラッド率は5%であった。
(Examples 1-31 and Comparative Examples 1-16)
"Production of side support materials"
Each element was contained in the contents shown in Table 1 and Table 2, and the balance aluminum alloy for the core material, the aluminum alloy for the diffusion prevention layer, and the aluminum alloy for the brazing material were cast by semi-continuous casting. . Next, the obtained ingot was homogenized under the conditions shown in Tables 1 and 2.
Subsequently, the ingot for diffusion prevention layer was combined with one side of the ingot of the obtained core material, and the ingot for brazing material was further combined with the other side to form a clad material. After a predetermined thickness was obtained by hot rolling, annealing was performed, and then a thin aluminum alloy plate having a thickness slightly larger than the target thickness was obtained by cold rolling. Thereafter, the obtained aluminum alloy plate was subjected to intermediate annealing, and by final cold rolling, a brazing material was clad on one surface of the core material, and a diffusion prevention layer was clad on the other surface, thickness 1.0 mm The side support material of H14 refining was obtained. The clad rate of the brazing material of the obtained side support material was 5%, and the clad rate of the diffusion prevention layer was 5%.
「評価」
作製したサイドサポート材について、以下の評価を行った。評価結果を表1および表2に併記した。
1.サイドサポート材の成形性
得られたサイドサポート材をプレス成形にて長さ450mm×幅18mmで断面形状をコの字形(コの字の各片の長さは18mm)に成形し、成形後のサイドサポート材の寸法を計測した。表1に示す実施例1のサイドサポート材の成形後の寸法に対して、±5〜10%の寸法差が生じた場合は「△」、±10%超の寸法差が生じた場合は「×」として評価した。
"Evaluation"
The produced side support material was evaluated as follows. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
1. Formability of side support material The obtained side support material is formed into a U-shaped cross section with a length of 450mm x width 18mm by press molding (the length of each U-shaped piece is 18mm), and the side support material after molding The dimensions of were measured. When the dimensional difference of ± 5 to 10% occurs with respect to the dimension after molding of the side support material of Example 1 shown in Table 1, “△”, and when the dimensional difference of more than ± 10% occurs, “×” ".
2.サイドサポート材のろう材中のSi粒子の平均円相当径
サイドサポート材の断面を走査型電子顕微鏡JSM−6390LV(日本電子株式会社製)を用いて観察し、ろう材中のSi粒子について画像解析ソフトImage−Pro(Media Cybernetics社製)を用いて画像解析を行い、平均の円相当径を測定した。
2. The average equivalent circle diameter of the Si particles in the brazing material of the side support material The cross section of the side support material was observed using a scanning electron microscope JSM-6390LV (manufactured by JEOL Ltd.), and image analysis software Image for the Si particles in the brazing material -Pro (Media Cybernetics) was used for image analysis, and the average equivalent circle diameter was measured.
3.サイドサポート材のろう付直後の引張強度
コルゲート成形加工を行い、波形に加工した厚さ0.05mm、JIS3003合金製のフィンをサイドサポート材のろう材側の面に組みつけて、窒素雰囲気中、600℃、3分間のろう付処理を施すことによりサイドサポート材とフィンをろう付けした。ろう付け直後に引張り試験を行うことにより、サイドサポート材の強度を測定した。サイドサポート材はJIS5号試験片形状に加工し、これを試験片として用い、引張試験機として島津製作所社製:AG−GI 10kNを使用して、引張速度2mm/分で引張試験を行うことにより、ろう付直後の引張強度(耐力:MPa)を測定した。引張強度170MPa以上で強度良好である。
3. Tensile strength immediately after brazing of side support material Corrugated forming process, corrugated thickness 0.05mm, JIS3003 alloy fin is assembled on the side support material brazing material side surface, 600 ℃ in nitrogen atmosphere The side support material and the fins were brazed by brazing for 3 minutes. The strength of the side support material was measured by performing a tensile test immediately after brazing. The side support material is processed into the shape of a JIS No. 5 test piece, and this is used as a test piece. By using AG-GI 10kN as a tensile tester, a tensile test is performed at a tensile speed of 2 mm / min. The tensile strength (yield strength: MPa) immediately after brazing was measured. The tensile strength is 170 MPa or more and the strength is good.
4.サイドサポート材の時効後の引張強さ
上記の手順でフィンをろう付けしたサイドサポート材を、80℃にて1週間時効処理した後、上記3と同様にして引張試験を行った。
4). Tensile strength after aging of side support material The side support material brazed with the fins according to the above procedure was subjected to aging treatment at 80 ° C. for 1 week, and then subjected to a tensile test in the same manner as described above.
5.ろう付後のサイドサポート材の芯材の結晶粒径
金属顕微鏡BX60M(オリンパス株式会社製)を用い、サイドサポート材を圧延方向に平行な断面から観察し、エッチングによって結晶粒を明確にした後に芯材の結晶粒径を測定した。
5. Crystal grain size of the core material of the side support material after brazing Using a metal microscope BX60M (manufactured by Olympus Corporation), the side support material is observed from a cross section parallel to the rolling direction, and the crystal grains are clarified by etching. The crystal grain size was measured.
6.フィンとサイドサポート材の接合部のフィレットサイズ
上記の手順でサイドサポート材とコルゲート成形したフィンを組付けてろう付けした後、金属顕微鏡BX60M(オリンパス株式会社製)を用い、サイドサポートとフィンのろう付接合部に形成されたフィレットの観察を断面から実施し、フィレットの断面写真を撮影し、その写真よりフィレットサイズを求めた。表1に示す実施例1のフィレットサイズに対して、±10%超の寸法差が生じた場合は「×」として評価した。
6). Fillet size of the joint between the fin and the side support material After assembling and brazing the side support material and the corrugated fin in the above procedure, using the metal microscope BX60M (manufactured by Olympus Corporation), the brazed joint between the side support and the fin The fillet formed in the cross section was observed from the cross section, a cross-section photograph of the fillet was taken, and the fillet size was determined from the photograph. When a dimensional difference of more than ± 10% occurred with respect to the fillet size of Example 1 shown in Table 1, it was evaluated as “x”.
7.ろう侵食性
上記の手順でサイドサポートとコルゲート成形した厚さ0.05mm、JIS3003合金製のフィンを組付けてろう付けした後、金属顕微鏡BX60M(オリンパス株式会社製)を用い、サイドサポート材とフィンのろう付接合部に形成されたフィレットの観察を断面から実施し、フィレットの断面写真を撮影し、ろう侵食率からろう侵食性を判断した。
7). Wax erosion After the side support and corrugated thickness 0.05mm, JIS3003 alloy fin is assembled and brazed by the above procedure, the metal support microscope BX60M (Olympus Co., Ltd.) is used to braze the side support material and the fin. The fillet formed at the joint was observed from the cross section, a cross-section photograph of the fillet was taken, and the brazing erosion property was judged from the brazing erosion rate.
表1に示すように、実施例1〜31は、いずれもサイドサポート材のろう付後の強度に優れ、成形性も良好であり、フィンへのろう侵食が抑えられており、耐エロージョン性に優れていた。なかでも、均質化処理を550〜610℃、1〜10時間の範囲で行った実施例1〜23、及び均質化処理を行わなかった実施例27〜29では、サイドサポート材の成形性が良好で、且つ耐エロージョン性に特に優れていた。 As shown in Table 1, each of Examples 1 to 31 is excellent in strength after brazing of the side support material, has good moldability, suppresses brazing of the fins, and is excellent in erosion resistance. It was. Especially, in Examples 1-23 which performed homogenization processing in the range of 550-610 degreeC and 1 to 10 hours, and Examples 27-29 which did not perform homogenization processing, the moldability of a side support material is good. In addition, the erosion resistance was particularly excellent.
表2に示すように、サイドサポート材の芯材におけるMn、Si、Cu、Mgのいずれかの含有量が、本発明の所定範囲を下回る比較例1、3、5、7は、ろう付後の強度が低下していた。また、MnまたはSiの含有量が少ない比較例1、3では、耐エロージョン性が低くなっていた。
サイドサポート材の芯材におけるMn、Si、Cu、Mgのいずれかの含有量が、本発明の所定範囲を超える比較例2、4、6、8では、芯材の強度が高くなり過ぎて、成形性が低くなっていた。
As shown in Table 2, Comparative Examples 1, 3, 5, and 7 in which the content of any of Mn, Si, Cu, and Mg in the core material of the side support material is lower than the predetermined range of the present invention are those after brazing. The strength was reduced. Further, in Comparative Examples 1 and 3 having a low Mn or Si content, the erosion resistance was low.
In Comparative Examples 2, 4, 6, and 8 in which the content of any of Mn, Si, Cu, and Mg in the core material of the side support material exceeds the predetermined range of the present invention, the strength of the core material becomes too high, and molding is performed. The nature was low.
サイドサポート材のろう材におけるSiの含有量が本発明の所定範囲よりも少ない比較例9では、ろう付熱処理時の溶融ろうの量が少なくなり、フィレットサイズが小さく、十分なろう付性が得られなかった。
サイドサポート材のろう材におけるSiの含有量が本発明の所定範囲よりも多い比較例10では、溶融ろうの量が多くなり過ぎるために、ろう侵食率が高く、フィレットサイズも大きくなっていた。
In Comparative Example 9 in which the content of Si in the brazing material of the side support material is less than the predetermined range of the present invention, the amount of molten brazing during brazing heat treatment is reduced, the fillet size is small, and sufficient brazing properties are obtained. There wasn't.
In Comparative Example 10 in which the content of Si in the brazing filler metal of the side support material was larger than the predetermined range of the present invention, the amount of brazing filler metal was too large, so the brazing erosion rate was high and the fillet size was large.
サイドサポート材の拡散防止層におけるMn、Si、Cuのいずれかの含有量が、本発明の所定範囲を下回る比較例11、13、15は、ろう付後の強度が低下していた。
サイドサポート材の拡散防止層におけるMn、Si、Cuのいずれかの含有量が、本発明の所定範囲を超える比較例12、14、16では、拡散防止層の強度が高くなり過ぎて、成形性が低くなっていた。
In Comparative Examples 11, 13, and 15 in which the content of any of Mn, Si, and Cu in the diffusion preventing layer of the side support material is lower than the predetermined range of the present invention, the strength after brazing was lowered.
In Comparative Examples 12, 14, and 16, in which the content of any of Mn, Si, and Cu in the diffusion preventing layer of the side support material exceeds the predetermined range of the present invention, the strength of the diffusion preventing layer becomes too high, and the moldability is increased. It was low.
1…熱交換器、2…ヘッダーパイプ、3…チューブ、4…フィン、5…サイドサポート材、5S…芯材、5K…拡散防止層、5R…ろう材、7…フィレット。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記サイドサポートの前記芯材を、550℃以上610℃以下で且つ1時間以上10時間以下行う均質化処理を実施する製法、もしくは均質化処理を実施しない製法で作製することを特徴とするサイドサポート材の製造方法。 A method for producing the side support material according to any one of claims 1 to 5,
The core material of the side support is manufactured by a manufacturing method in which homogenization is performed at 550 ° C. or more and 610 ° C. or less and 1 hour or more and 10 hours or less, or a manufacturing method in which the homogenization processing is not performed. Production method.
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