JPS6174769A - アルミ製熱交換器の製造法 - Google Patents

アルミ製熱交換器の製造法

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JPS6174769A
JPS6174769A JP19417984A JP19417984A JPS6174769A JP S6174769 A JPS6174769 A JP S6174769A JP 19417984 A JP19417984 A JP 19417984A JP 19417984 A JP19417984 A JP 19417984A JP S6174769 A JPS6174769 A JP S6174769A
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JP
Japan
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fins
brazing
tubes
alloy
heat exchanger
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Pending
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JP19417984A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kawase
川瀬 寛
Yoshiharu Hasegawa
義治 長谷川
Yutaka Murakami
豊 村上
Toshio Ohara
敏夫 大原
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
NipponDenso Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012Brazing heat exchangers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3603Halide salts
    • B23K35/3605Fluorides

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はろう付けによるアルミ製熱交換器の製造法に関
し、特にろう付は時におけるフィンの座屈を防止すると
共に、熱交換器の軽量化を可能にするものである。
〔従来の技術〕
一般に自動車や航空機のエンジン用のオイルクーラーや
ラジェター、更にはエアコン用のエバポレーターやコン
デンサー等に、アルミ製熱交換器が用いられており、こ
れ等はAJ2又はAl合金製の蛇行状チューブとコルゲ
ートフィンをろう付けにより一体化して造られている。
例えば自動車のエアコン用に用いられる熱交換器は、第
2図に示すように八λ又はA(合金製押出多孔チューブ
(1)を蛇行状に成形し、そのチューブ(1)間にAl
又はA(合金製のフィン用薄肉プレージングシートをコ
ルゲート状に成形したフィン(2)を配置し、その接合
部(3)をろう付けすることにより造られている。
従来フィン材には第3図に示すように芯材(4)の両面
に皮材(5)をクラッドしたものが用いられており、芯
材(4)には主としてle−Mn系合金(J I S 
3003)が用いられ、皮材(5)にはフラックスブレ
ージング用Ai!−Si系合金ろう材(J I S 4
343)又は真空ブレージング用Az−s;−M!;I
系合金ろう材(J I S 4004)等が用いられて
いる。プレージングシートの厚さは通常0.16 tt
m程度で、良好なろう付は性を得るためには皮材の厚さ
を片面で13〜22μm(クラツド率で8〜14%)程
度とする必要があるとされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ろう付は作業ではチューブとフィンの接合性を良くする
ため両者を第2図に示す矢印方向から鉄製ジクにより固
定して加熱することによりろう付けを行なっているが、
AJ2と鉄の熱膨張が異なるため矢印方向に高い応力が
作用する。
一方フインは加熱により皮材が溶融してチューブに接し
た部分はろう付けの役目をするが、チューブに接してい
ない部分の皮材は、その一部が芯材に拡散して芯材の強
度を低下させる。その結果応々にして第4図に示すよう
にチューブ(1)間のフィン(2)に座屈を起し、これ
が熱交換器全体の変形となり、取付時の寸法のくるいを
生ずることがあり、その改善が強く望まれている。
また上記熱交換器は何れも軽量化が望まれており、熱交
換特性やろう付は性の点からはフィンを厚さ0.1Mま
で薄肉化することが可能であるが、上記座屈の問題でフ
ィンの薄肉化による軽量化は極めて困難であった。
C問題点を解決するための手段] 本発明はこれに鑑みプレージングシートの芯材及び皮材
の各種材質について検討の結果、約610℃のろう付は
温度での強度は、皮材のろうの拡散によって芯材がA、
f!−8i合金となり、その融点を低下し、強度を極端
に低下するためにフィンの耐座屈性を低下すること、耐
座屈性を向上させ、フィンの薄肉化を可能にするために
はフィンにろう材をクラッドしないことが有効であるこ
とを知見し、更に検討の結果、ろう付は時におけるフィ
ンの座屈を防止し、軽量化を可能とするアルミ製熱交換
器の製造法を開発したもので、A、e又はAiQ合金製
押出多穴チューブを蛇行状に成形し、そのチューブ間に
、1又は A(合金製コルゲートフィンを配置し、ろう
付けにより一体に結合する熱交換器の製造において、チ
ューブとフィンにベアー材を用い、チューブとフィンの
接合部間に少量のフルオロアルミン酸カリウム錯塩系フ
ラックスを塗布した厚さ20〜100μmのAl−8i
系合金ろう材を配置し、非酸化性雰囲気中で加熱してろ
う付けすることを特徴とするものである。
即ち本発明はベアー材の押出多穴チューブを蛇行状に成
形し、ベアー材のフィンをコルゲート状に加工し、これ
をチューブ間に配置するときに、フラックスとしてフル
オロアルミン酸カリウム錯塩、例えばKAJ!F+ 、
Kz AJ!Fs 。
K3A、i!Fsの何れか1種又は2種以上の混合物を
少母付看させて乾燥した厚さ20〜100μmのA、f
l!−8i系合金ろう材をチューブとフィン間に配置し
、非酸化性雰囲気中、例えばNzガス中で加熱してろう
付けするものである。
ベアーのチューブとしては1iiiAi A、f!−M
n系合金、AJ!−C1l系合金、 AJ!−M(1−
8i系合金を用いて、これを熱間押出して製造した多穴
チューブを用い、ベアーのフィン材には純Ai AJ!
 −Mn系合金、 AJ!−MIJ −8i系合金を用
いて、これを圧延した板又は条を用い、特にフィンに犠
牲陽極効果を付与する場合にはZn、Sn、In等を添
加した合金を用いる。またろう材にはA、T!−8i系
合金ろう材を圧延した箔を用い、チューブに対して犠牲
陽極効果を付与する場合には、Zn、3n−。
In等を添加したA、e−8i系合金ろう材を用いる。
〔作 用〕
フルオロアルミン酸カリウム錯塩は非腐食性のためフラ
ックスとして後処理が不要となり、その使用量も少量で
すみ、従来の腐食性フラックスの如く多母に使用し、そ
の後処理や排液処理に莫大な費用が掛るのに対し、製造
コストが安くなる。またベアーのフィン材はろう付は時
の強度低下が小さいため、その厚さをo、o8Inm程
度まで簿、りすることができるようになり、熱交換器の
軽量化に著しく貢献する。
しかして本発明においてろう材の厚さを上記の如り20
〜100μmの範囲に限定したのは、20μm未満では
ろうの絶対量が不足して接合に十分なフィレットが形成
できず、フィンとチューブの接合が不十分となるため熱
伝導性が低下するばかりか、強度が不足する恐れがある
。また100μmを越えるとろうの絶対量が多過ぎて、
ピッチの狭いコルゲートフィンに目詰りを起し、熱交換
性能を低下させ、かつ軽量化にも不都合となる。尚好ま
しいろう材の厚さは40〜60μmである。
(実施例) 実施例1 A 、iニー1.Iwt%Mn −0,15wt%Cu
合金を常法により圧延(N16)I、て厚ざ0.IMの
ベアーのフィン材とし、これを巾22履にスリッターし
て高ざ16M1ピツチ4#II+のコルゲート状に加工
してフィンを作成した。また純度99.5wt%の純へ
(を常法により熱間押出し、巾22a*、高さ5#I、
肉厚0.81nIRの多穴チューブを作成した。
次にAl−7,5wt%Si合金を常法により圧延し、
巾2211+++1で第1表に示す厚さを有するろう材
を作成し、これを20011Alsh以上のKAJ!F
4粉末と水を1対10の比率で混合したスラリー溶液に
浸漬した後、100〜200℃で乾燥し、ろう材にKA
J!F十を付着させた。上記フィン、チューブ及びろう
材を用い、第1図に示すようにチューブ(1)を蛇行状
に成形し、そのチューブ(1)間にフィン(6)を配置
し、チューブ(1)とフィン(6)間にKA、2F牛を
付着したろう材(7)を挾んで図に示す矢印方向より鉄
製冶具で固定した。
これを−30℃以下の露点雰囲気に−Nzガスで調整し
た電気炉内で610℃の温度に約15分間保持してブレ
ージングを行ない、フィンの座屈状態、ろう付は性を調
べると共に、第1表に示す厚さ0.16履のプレージン
グシートを用いた従来法と比較して軽量化の度合を調べ
た。これ等の結果を第1表に併記した。
座屈の評価は冶具の締付は条件を一定にし、ろう付は後
の全体の縮み率を測定し、縮み率1%以下をO印(良好
)、1%を越え2%未満を△印(やや不良)、2%以上
をX印(不良)で表わした。またろう付は性は接合部の
フィレットの長さが0.5〜1゜5MをO印(良好)、
上記範囲を外れたものをX印(不良)で表わした。
尚軽量化は従来法によるプレージングシート(芯材J 
I S 3003.皮材J I S 4343)厚さ0
.16 m、  0,13 xm、  0,10 tu
rnをフィン材として使用してろう付けし、従来法の肉
厚0.16 tryのプレージングシートを用いたもの
を100として比較した。
第1表 第1表から明らかなように従来法NG 8〜10は何れ
も耐座屈性が劣るのに対し、本発明法Nα1〜5は何れ
も耐座屈性及びろう付は性が良好で従来法No、10と
比較し約13〜16%L!量化していることが判る。こ
れに対し、ろう材の厚さが本発明で規定する範囲より外
れる比較法No、 6〜7では何れもろう付は性が劣る
ことが判る。即ちN06はろう材が不足し、Na 7は
ろう材が過剰のため、ろう付は性が不良となったもので
ある。
実施例2 第2表に示するう材、ベアーのフィン材、ベアーのチュ
ーブ材の組み合せにより実施例1と同様にブレージング
を行なって熱交換器を作成し、iv4座屈性とろう付は
性を調べた。フィン材には各種フィン材とJ I S 
1100. J I S 3003をベースとし、これ
にZn、3n、inの何れか1種又は2種以上を添加し
たフィン材を常法により厚さ0.09 mに圧延(H2
S)L、巾32Mnにスリッターし、高さ16.、ピッ
チ3.5InIRのコルゲート状に加工した。チューブ
材は常法により熱間押出して巾32amの多穴チューブ
とし、これを蛇行状に成形した。またろう材には各種ろ
う材と、J 184045 (Al−iowt%81合
金)をベースとし、これにzn、3n、inの何れか1
種又は2種以上を添加したろう材を常法により圧延し、
厚さ40μmのろう材とし、実施例1と同様にしてろう
材にKA、eF+を付着させた。
これ等ろう材、フィン材、チューブ材の組合せについて
ブレージング後の耐座屈性とろう付は性を実施例1と同
様にして評価し、その結果を第2表に併記した。
第2表 注 A:3W(%Z11 3:IwC%Sn C1wt%[n D:3w[%Zn + 0.5w[%3nE : 3v
t%ln + 0.5wt%Sn + 0.5wt%]
nF二kt%7n C1wt%7−n + 0.ht%SnH:1wt%Z
n + 0.2*t%Sn +0.1wt%In1:h
vt%zn + 0.3wt%3nJ1wt%zn +
 Ojwt%Sn + Ojwt%in第2表から明ら
かなように本発明法によれば各組合せにおいて耐座屈性
及びろう付は性共に良好であることが判る。尚軽量化に
ついては何れも約10%程度であった。またろう材にl
n。
5n、inの何れか1種又は2種以上添加した組み合せ
(N016〜20)では添加しない組み合せ(瀬11〜
15)に較べてキャス試験500時間で、チューブに発
生する孔食深さは約1/2であり、ろう材とフィン材に
Zn、Sn、Inの何れか1種又は2種以上を添加した
組み合せ(Nα21〜25)では、添加しない組み合せ
(Nα11〜15〉に較べ、キャス試験500時間でチ
ューブに発生する孔食深さは更に浅く、約1/4であっ
た。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、ろう付は時におけるフィン
の座屈を有効に防止し、形状・寸法の正確なアルミ製熱
交換器が製造できるようになるばかりか、該交換礪を1
0〜20%程度軽量化することができる等工業上顕著な
効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す説明図、第2図は従来
のチューブとフィンの組立て斜視図、第3図は従来フィ
ンの断面図、第4図はフィンの座屈状態を示す説明図で
ある。 1・・・チューブ 2・・・コルゲートフィン3・・・
接合部 4・・・芯材 5・・・皮材 6・・・ベアーのフ尊ン7・・・ろう材 第1図    第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  Al又はAl合金製押出多穴チューブを蛇行状に成形
    し、そのチユーブ間にAl又はAl合金製コルゲートフ
    ィンを配置し、ろう付けにより一体に結合する熱交換器
    の製造において、チューブとフィンにベアー材を用い、
    チューブとフィンの接合部間に少量のフルオロアルミン
    酸カリウム錯塩系フラックスを塗布した厚さ20〜10
    0μmのAl−Si系合金ろう材を配置し、非酸化性雰
    囲気中で加熱してろう付けすることを特徴とするアルミ
    製熱交換器の製造法。
JP19417984A 1984-09-17 1984-09-17 アルミ製熱交換器の製造法 Pending JPS6174769A (ja)

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