KR100408776B1 - Processing method of heat exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어콘의 방열기등으로 이용되는 열교환기를 제조하는 제조방법에 관한 것으로 그 기술적인 구성은, 동재질로 된 방열핀, 튜브, 헤더, 가이드를 부품제조 공정(1)에서 제조하고, 이 제조된 부품들을 코팅공정(6)에서 파우더를 코팅하며, 이 파우더가 코팅된 부품들을 조립공정(7)에서 조립시켜 조립된 부품들을 브레이징공정(8)에서 약 600~610°C의 온도에서 일체브레이징하고, 상기 브레이징된 제품을 검사공정(9)에서 리크를 검사하여 제품을 일체화 시키므로서, 열교환기 제작에 따른 제조공수를 감소시킴은 물론, 각 부품이 결합된 결합부위의 강도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a heat exchanger used as a radiator of an air conditioner, the technical configuration of which is made of a heat-dissipating fin, tube, header, guide made of the same material in the manufacturing process (1), The parts are coated with powder in the coating process (6), and the powder-coated parts are assembled in the assembling process (7) to integrally braze the assembled parts at a temperature of about 600 to 610 ° C in the brazing process (8). By inspecting the brazed product in the inspection process (9) to integrate the product, by reducing the number of manufacturing labor due to heat exchanger fabrication, as well as the effect of increasing the strength of the combined portion of each component coupled There is.
Description
본 발명은 에어콘의 방열기등으로 이용되는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기의 헤더파이프에 튜브와 방열핀 및 가이드를 설치하고 이들을 일체형으로 브레이징하여 제조하도록 함에 있어서, 상기 부품들을 알미늄 또는 동재질로 재조하며, 상기 제조된 각 부품들을 브레이징을 위한 플럭스(Flux) 또는 도포용 파우더를 도포하여 브레이징하도록 하므로써 상기 열교환기를 일체형으로 제조할 수 있도록 한 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a heat exchanger used as a radiator of the air conditioner, the tube and the heat dissipation fins and guides are installed in the header pipe of the heat exchanger to manufacture them by integrally brazing to manufacture the parts made of aluminum or the same material, The present invention relates to a method of manufacturing a heat exchanger, in which each of the manufactured parts is manufactured by applying a brazing flux or a coating powder to braze the heat exchanger.
일반적으로 방열작용을 하면서 열교환을 하는 에어컨 등의 열교환기는 양측의 헤더파이프 사이에 냉매가 순환되는 튜브를 설치하고 이 튜브를 따라 순환되는 냉매의 고열이 공기와 접촉하면서 열교환작용을 하도록 상기 튜브들의 사이에 방열핀을 설치하여 구성하며, 상기 열교환기를 차량 등에 설치하기 위하여 가이드를 설치하여 구성되어 있었다.In general, a heat exchanger such as an air conditioner that performs heat exchange while performing heat dissipation may include a tube through which refrigerant is circulated between the header pipes on both sides, and a high temperature of the refrigerant circulated along the tube may be in contact with air to exchange heat between the tubes. The heat dissipation fins were installed on the vehicle, and guides were installed to install the heat exchanger in a vehicle.
한편, 상기와 같이 구성되는 열교환기를 제조함에 있어서의 종래에는 납(Pb)의 저온 용융점을 이용하여 제품을 접합토록 하는 납땜제조공법(Solder ' g)과 알루미늄 소재를 이용한 알루미튬접합 제조공법이 널리 알려져 있다.여기서, 도 1은 상기 제조공법 중 납을 이용한 열교환기 제조공정을 도시한 공정도 로서, 이에 도시된 바와 같이 동재질의 튜브제조공정(101)에서 튜브를 제조한 다음, 동재질의 헤더파이프와 방열핀 및 가이드를 별도로 제조하여 납땜을 위한 코팅공정(102)을 거친 후, 이들을 조립공정(103)에서 조립시키며, 상기 조립된 부품들에 플럭스공정(104)에서 플럭스(Flux:납땜 작업에서 접합부를 깨끗히 하고 접합시에 산화물이 생기는 것을 방지하여 접합을 확실하게 하는 조성제)를 도포한 후, 310~340°C의 열처리공정(105)에서 브레이징 결합한다.계속해서, 상기 브레이징된 제품의 헤더파이프(106)를 납에 디핑(Dipping)한 후, 상기 헤더파이프와 냉각수 저장을 위한 탱크를 납땜시켜 제품을 완성하고 상기 완성된 제품을 검사공정(108)에서 리크를 검사하도록 하였다.한편, 알루미늄의 재질특성을 이용한 알루미늄접합 제조공법은 도 2에 도시된 바와같이, 알루미늄(Al) 재질의 방열핀, 튜브, 헤더파이프 및 가이드를 별도로 제작한 후, 부품조립공정(2)에서 이들을 서로 결합하며, 상기 조립된 제품전면에 걸쳐 플럭스(flux)를 도포(3) 한 후, 600~610°C범위의 온도내에서 브레이징 결합토록 한 후, 완성된 제품의 리크(Leak)를 검사하도록 하였다.Meanwhile, in manufacturing a heat exchanger configured as described above, a soldering manufacturing method (Solder 'g) for joining a product using a low temperature melting point of lead (Pb) and an aluminium bonding manufacturing method using an aluminum material are widely used. Here, Figure 1 is a process diagram showing a heat exchanger manufacturing process using lead in the manufacturing method, as shown in the tube manufacturing process 101 of the same material as shown therein, and then After the header pipe, the heat dissipation fin, and the guide are manufactured separately and subjected to the coating process 102 for soldering, they are assembled in the assembling process 103, and the flux is fluxed in the flux process 104 to the assembled parts. Clean the joints and prevent the formation of oxides at the time of bonding to ensure the bonding) after applying, then brazing bonding in the heat treatment step 105 of 310 ~ 340 ° C. Subsequently, after dipping the header pipe 106 of the brazed product into lead, the header pipe and the tank for storing the coolant are soldered to complete the product, and the finished product is inspected in the inspection process 108. On the other hand, the aluminum joint manufacturing method using the material properties of the aluminum, as shown in Figure 2, after separately manufacturing a heat sink fin, tube, header pipe and guide made of aluminum (Al), parts assembly process (2) after bonding them together, and applying flux (3) over the entire surface of the assembled product, and after brazing bonding within a temperature range of 600 ~ 610 ° C, the leak of the finished product ( Leak) was examined.
그러나, 상기 공법 중 전자와 같은 종래의 납땜을 통한 제조방법은 상기 각 부품들을 일체형으로 조립하지 않은 상태에서 가공과 조립 및 용접공정을 거쳐야 하기 때문에 전체적인 제조공정이 복잡하며, 브레이징(Brazing)용접된 제품이 납을 통해 접합토록 되므로서, 완성제품의 결합부위에 결합강도가 저하됨은 물론, 용접 후 제품의 두께등이 변화되는 단점이 있었다.또한, 인체에 유해한 납을 이용하여 접합토록 되므로서, 환경에 유해하다는 문제가 있었다.한편, 상기 제조공법 중 후자의 경우에는 알루미늄재질로 이루어 지므로서 부품들의 외피에 클래드(Clad) 성분이 존재하여 별도로 상기 납땜 공정의 납과 같이 용접을 위한 보조 융착제를 사용할 필요가 없어 제품조립공정의 단순화를 기할 수 는 있으나, 제품 결합을 위한 브레이징 용접시에 상기 클래드와 조성제로서 첨가되는 플럭스가 용융되어 용접되므로서, 용접 후 소재의 두께등이 변화되는 단점이 있으며, 용접 후 결합부위에 결합강도가 저하되는 등의 문제점이 있었다.However, the conventional manufacturing method through the soldering, such as the former of the process is complicated because the overall manufacturing process is complicated, because the parts must be processed, assembled and welded without the assembly of each of the parts integrally, brazing (brazing) welded Since the product is bonded through lead, the bonding strength of the finished product is reduced, and the thickness of the product is changed after welding. In addition, since the bonding is performed using lead that is harmful to the human body, On the other hand, in the latter manufacturing method, since the latter is made of aluminum, a clad component is present on the outer surface of the parts, and thus, an auxiliary adhesive agent for welding separately, such as lead in the soldering process. It is possible to simplify the product assembly process because there is no need to use the Since the flux added as the clad and the composition agent is melted and welded, there is a disadvantage that the thickness of the material after welding is changed, and there is a problem such that the bonding strength is lowered at the joining site after welding.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 본 발명은 에어콘의 방열기등으로 이용되는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기를 구성하는 부품들 즉, 방열핀, 튜브, 헤더파이프 및 가이드에 일정한 조성비를 갖으며 융착제로 사용되는 파우더를 도포시킨 후, 상기 부품들을 일체로 조립시켜 브레이징을 통한 용접하므로서, 인체에 유해한 별도의 보조 첨가제를 사용하지 않아 환경 친화적 이며, 파우더를 코팅처리한 부품들을 일체 조립한 상태에서 즉시 브레이징 용접토록 하므로서, 열교환기 제작에 따른 제조공수를 절감 시킬 수 있음은 물론, 완성된 제품의 결합 부위로의 결합강도를 증대시킬 수 있는 열교환기 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, the present invention is a heat exchanger used as a radiator of the air conditioner, the composition ratio of the components constituting the heat exchanger, that is, a heat dissipation fin, tube, header pipe and guide constant composition ratio After applying the powder used as a fusion agent, and then assembling the parts integrally welded through brazing, do not use a separate auxiliary additive harmful to the human body is environmentally friendly, integrally assembled powder-coated parts The purpose of the present invention is to provide a heat exchanger manufacturing method that can reduce the manufacturing man-hours due to heat exchanger fabrication and increase the bonding strength of the finished product. .
도 1은 종래의 열교환기의 제조방법을 나타내는 공정도1 is a process chart showing a manufacturing method of a conventional heat exchanger.
도 2는 종래의 알미늄재 열교환기를 제조하는 방법을 나타내는 공정도2 is a process chart showing a method of manufacturing a conventional aluminum material heat exchanger.
도 3은 본 발명의 동재질의 열교환기를 제조하는 방법을 나타내는 공정도3 is a process chart showing a method of manufacturing a heat exchanger of the same material according to the present invention.
도 4는 본 발명 실시예의 파우더 제조공정을 나타내는 공정도Figure 4 is a process diagram showing a powder manufacturing process of the embodiment of the present invention
<도면의주요부분에대한부호의설명>Explanation of symbols on the main parts of the drawing
1 : 부품제조공정1: Parts manufacturing process
2,7 : 조립공정2,7: Assembly Process
3 : 도포공정3: coating process
4,8 : 브레이징공정4,8 Brazing Process
5,9 : 검사공정5,9: Inspection process
6 : 코팅공정6: coating process
10 : 파우더10: Powder
11 : 알콜성 교질제11: alcoholic colloid
12 : 혼합공정12: mixing process
13 : 결정체 파우더13: crystalline powder
14 : 수용성 파우더14: water soluble powder
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 동재질로된 방열핀, 튜브, 헤더, 가이드를 부품제조공정(1)에서 제조하고, 이 제조된 부품들을 코팅공정(6)에서 파우더를 코팅하며, 이 파우더가 코팅된 부품들을 조립공정(7)에서 조립시켜 조립된 부품들을 브레지이징공정(8)에서 약 600°C ~ 610°C의 온도에서 일체브레이징 하고, 상기 브레이징된 제품을 검사공정(9)에서 리크를 검사하여 완성시키도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법을 마련함에 의한다.As a technical means for achieving the above object, the present invention, the heat dissipation fins, tubes, headers, guides made of the same material is manufactured in the parts manufacturing process (1), and the manufactured parts are powdered in the coating process (6) The powder-coated parts are assembled in the assembling process (7) to integrally braze the assembled parts at a temperature of about 600 ° C to 610 ° C in the brazing process (8), and the brazed product is In the inspection step (9) is to prepare a method of manufacturing a heat exchanger characterized in that to complete the inspection of the leak.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.도 3은 본 발명에 따른 열교환기 제조방법을 도시한 공정도 로서, 본 발명은 동재질로된 방열핀, 튜브, 헤더, 가이드를 부품제조공정(1)에서 각각 제조하게 된다.상기 부품제조공정에서 제조되는 부품 중 방열핀은 Mn:0.002%, Sn:1.42%, Cr:0.25~0.3%, 기타 Cu의 조성비로써 제조된다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 3 is a process diagram showing a heat exchanger manufacturing method according to the present invention, the present invention is a heat radiation fin, tube made of the same material , Headers, and guides are manufactured in the component manufacturing process (1). Among the components manufactured in the component manufacturing process, the heat dissipation fin is composed of Mn: 0.002%, Sn: 1.42%, Cr: 0.25-0.3%, and other Cu composition ratios. Are manufactured.
여기서, 상기 망간(Mn)은 제품의 내마멸, 강도, 경도, 인성을 증가 시키며, 점성을 크게하고, 고온가공이 용이토록 하기 위해 첨가된 것으로서, 망간을 0.002%를 초과설정 하게 되면 함께 첨가되는 타 화합물과의 조합성이 떨어져 질량효과를 안 좋에 하는 요소가 된다.또한, 상기 주석(Sn)은 제품의 연성을 위해 첨가된 조성물 로서, 구리에 주석을 1% ~ 2%첨가하게 되면 제품의 인장강도가 증대됨과 아울러, 제품의 경도 등을 크게 할 수 있으며, 내식성과 내 마모성을 향상 시킬 수 있게 된다.한편, 크롬(Cr)은 방열핀의 특성상 열 전도성을 극대화 시키기 위해 첨가된 조성물 로서, 구리와의 조성비가 0.35%를 초과하게 되면 열 전동성이 점차 작아지며, 0.25%미만으로 첨가하게 되면 제품의 강도가 저하되는 문제가 발생된다따라서, 상기와 같이 방열핀을 제조함에 있어 열전도성 및 기계적인 성질을 극대화 시키기 위해 상술한 바와같은 조성비를 택하게 되었다.Here, the manganese (Mn) is added to increase the wear resistance, strength, hardness, toughness of the product, to increase the viscosity, and to facilitate high temperature processing, when the manganese exceeds 0.002% is added together It is a combinatorial element with other compounds, which is a bad factor for the mass effect. In addition, the tin (Sn) is a composition added for the softness of the product, when 1% to 2% of tin is added to the copper product In addition to increasing the tensile strength of the product, it is possible to increase the hardness of the product, and to improve the corrosion resistance and abrasion resistance. Meanwhile, chromium (Cr) is a composition added to maximize the thermal conductivity due to the characteristics of the heat radiation fin, When the composition ratio with copper exceeds 0.35%, the thermal conductivity gradually decreases, and when the content ratio is less than 0.25%, the strength of the product is lowered. In order to maximize the air thermal conductivity and mechanical properties were chosen for the composition ratio described above.
다른 한편, 상기 부품제조공정에서 제조되는 부품 중 튜브는 Sn:0.05%, Fe:0.79%, Zn:14.4%, 기타 Cu의 조성비로 이루어진 것으로서, 후술하는 파우더와의 용융결합시 그 용융성을 극대화 함은 물론, 냉매의 유동성을 개선하여 열 전도성을 높이기 위한 혼합 조성비 이다.여기서, 구리(Cu)에 상기 주석(Sn)을 0.05% ~ 0.5% 첨가하게 되면 튜브 내부에 흐르는 냉매의 유동성을 좋게 할 뿐만 아니라, 제품의 내 마모성을 개선 시키는 효과가 있으며, 여기에 철(Fe)을 0.8%이상 첨가하게 되면 제품의 인장강도는 증가되나 내식성이 저하되는 문제가 발생되므로, 인장강도와 내식성을 극대화 시키기 위해 구리와 기타 조성물 간의 조성비를 0.79%로 택하게 되었다.한편, 상기 아연(Zn)은 구리와 대략 85:15의 비율을 갖도록 한 톰백황동(Tombac brass)으로서, 내부에 유통되는 냉매로 하여금 튜브관이 부식되는 것을 방지 즉, 내식성으로 증대토록 하기 위해 혼합된 조성물 이다.따라서, 상기와 같이 튜브를 제조함에 있어 열 전도성 및 냉매에 의한 부식을 방지하기 위한 내식성과 고온전달에 따른 튜브관의 인장강도를 극대화 시키기 위해 상술한 바와같은 조성비를 갖게 되었다.On the other hand, the tube of the components manufactured in the component manufacturing process is made of a composition ratio of Sn: 0.05%, Fe: 0.97%, Zn: 14.4%, and other Cu, to maximize the meltability when melt bonding with the powder to be described later Of course, the composition ratio for improving the fluidity of the refrigerant to increase the thermal conductivity. Here, adding 0.05% to 0.5% of the tin (Sn) to the copper (Cu) to improve the fluidity of the refrigerant flowing inside the tube. In addition, it has the effect of improving the wear resistance of the product, if the addition of iron (Fe) more than 0.8% increases the tensile strength of the product but the problem that corrosion resistance is deteriorated, thereby maximizing tensile strength and corrosion resistance To this end, the composition ratio between copper and other compositions was taken as 0.79%. Meanwhile, zinc (Zn) is a tombac brass that has a ratio of approximately 85:15 to copper, and is a refrigerant circulating therein. It is a mixed composition to prevent the tube tube from being corroded, that is, to increase corrosion resistance. Therefore, the tube tube according to the corrosion resistance and high temperature transfer to prevent corrosion by thermal conductivity and refrigerant in manufacturing the tube as described above. In order to maximize the tensile strength has the composition ratio as described above.
다른 한편, 상술한 조성비를 갖으며 제조된 부품들은 코팅공정(6)을 통해 파우더를 코팅시키게 되는 것인바, 이러한 파우더는 Sn:15~20%, Ni:1~5%, P: 4~7% 기타 Cu의 조성비로써 입자의 크기는 90미크론 이하로 하되, 평균입자 20 미크론의 조성비로 혼합 구성된다.이러한 조성비는 상술한 부품들의 조성비와 연계하여 부품의 주요성분을 이루고 있는 구리와의 브레이징 용접시 용융점에서의 최적의 상태를 유지하며 브레이징 조건을 부합토록 하기 위한 것으로서, 파우더 조성물 중 주석(Sn)을 15~20% 범위에서 초과 혼합하거나 그 미만으로 첨가하게 되면 용접된 제품에 균열(Leak)이 발생하게 됨은 물론, 용접이 안되는 문제가 발생하게 되는 것이며, 상기 파우더의 주요 성분인 구리에 첨가되는 니켈(Ni)은 제품의 내식성과 내열성을 좋게하며 제품의 미관을 향상시키기 위해 첨가된 것으로서, 니켈을 5%이상 첨가하게 되면 제품의 연성·전성은 증가하나 보조 용융제로서 용융성이 저하되며, 1% 미만으로 첨가하게 되면 너무 적게 첨가되어 니켈의 금속적인 특성을 제품제조에 부합토록 하지 못 하게 된다.한편, 상기 파우더 조성물 중 인(P)은 혼합물질인 파우더의 용융시 그 반응성을 좋게 하기 위해 첨가된 것으로서, 인을 상기한 혼합물에 4%미만 첨가하게 되면 파우더의 용융성이 떨어져 제품의 용접강도가 저하되며, 7%이상 첨가하게 되면 용융성은 좋아기제 되는데 반해, 브레이징 용접시에 화합물간에 뭉침 현상이 발생하게 되어 균일하게 용접이 이루어 지지 않는 문제가 발생하게 되므로서, 4 ~ 7% 범위내에 인(P)을 첨가하게 된 것이다.여기서, 혼합물간의 입자크기는 상기한 바와같은 뭉침현상을 방지토록 하여 용접 효율을 증대시키기 위해 20미크론 정도로 구성시킨 것이다.On the other hand, the components having the above-described composition ratio is to coat the powder through the coating process (6), such powder is Sn: 15 ~ 20%, Ni: 1 ~ 5%, P: 4 ~ 7 % Other The composition ratio of Cu, the particle size is 90 micron or less, but is composed of the composition ratio of the average particle 20 microns. It is to maintain the optimum state at the melting point and to meet the brazing conditions, and if the tin (Sn) in the powder composition is overmixed or added in the range of 15-20% or less, the welded product will leak. This, of course, is a problem that can not be welded, nickel (Ni) is added to the copper, the main component of the powder to improve the corrosion resistance and heat resistance of the product and improve the aesthetics of the product The addition of more than 5% nickel increases the ductility and malleability of the product, but the meltability decreases as an auxiliary melter. If it is less than 1%, too little is added to improve the metallic properties of nickel. On the other hand, phosphorus (P) in the powder composition is added to improve the reactivity when melting the mixture powder, when less than 4% of phosphorus in the mixture is added to the powder The melt strength of the product decreases and the welding strength of the product decreases. If it is added more than 7%, the meltability is improved. On the other hand, when the brazing welding occurs, the agglomeration phenomenon occurs between the compounds. Therefore, phosphorus (P) is added in the range of 4 to 7%. Here, the particle size between the mixtures is used to prevent aggregation as described above. Which it is configured as 20 microns to increase the efficiency.
한편, 상기 파우더는 도 4에서와 같이 상기 조성비로 된 파우더(10)에 알콜성 교질제(11)와 함께 혼합공정(12)에서 혼합하고 상기 혼합된 파우더를 교질시켜 결정체 파우더(13)와 수용성 파우더(14)로 제조하며 이들을 도포 또는 스프레이방식으로 상기 부품들에 도포하도록 한 것이다.On the other hand, the powder is mixed with the alcoholic colloid agent (11) in the mixing step (12) to the powder (10) of the composition ratio as shown in Figure 4 and by mixing the mixed powder to crystalline powder 13 and water-soluble It is made of powder 14 and is applied to the parts by applying or spraying them.
이상에서와 같이, 상술한 조성비로 이루어진 파우더가 코팅된 부품들을 조립공정(7)을 통해 조립시킨 후, 상기 조립된 부품들을 브레이징공정(8)에서 약 600 ~ 610°C의 온도에서 일체로 브레이징 용접하며, 상기와 같이 일체로 브레이징된 제품을 검사공정(9)에서 리크를 검사 하므로서 그 제작을 완료하게 된다.따라서, 상기 용융제로서 첨가되는 파우더 및 각 부품들의 화합 조성비로 인해 용접시 용접강도가 우수하며 열 전도성이 뛰어남은 물론, 상기 파우더에 의하여 전체적인 결합상태가 틈새 등의 발생없이 견고하게 이루어 진다.As described above, after assembling the powder-coated parts consisting of the above-described composition ratio through the assembly process (7), the assembled parts are brazed integrally at a temperature of about 600 ~ 610 ° C in the brazing process (8) The welding is completed, and the production of the integrally brazed product is completed by inspecting the leak in the inspection process (9). Therefore, the welding strength during welding due to the compound composition ratio of the powder and each component added as the melting agent. Is excellent and excellent thermal conductivity, of course, the overall bonding state by the powder is made firmly without the occurrence of gaps.
이상과 같은 본 발명은 상기와 같이 동 재질로 이루어진 열교환기 부품들을 파우더를 이용하여 일체 접합되도록 브레이징 하므로서, 상기 열교환기의 제조가 원활하게 되며, 상기 브레이징 이후 별도의 가공 공정을 거치지 않더라도 제품의 완성도가 우수하게 되어 제품 제작공수를 줄 일 수 있게 되는 잇점이 있다.The present invention as described above by brazing the heat exchanger parts made of the same material to be integrally bonded by using a powder, the production of the heat exchanger is smooth, even after the brazing does not go through a separate processing process product completion It is an advantage that can be excellent to reduce the product manufacturing labor.
또한, 상기 용융제로서 첨가되는 파우더 및 각 부품들의 화합물 간의 조성비로 인해 용접시 용접강도가 우수하며 열 전도성이 뛰어남은 물론, 상기 파우더에 의하여 전체적인 결합상태가 틈새등의 발생없이 견고하게 이루어 진다.In addition, due to the composition ratio between the powder added as the melting agent and the compound of each component, the welding strength is excellent and excellent thermal conductivity during welding, as well as the overall bonding state by the powder is made firm without the occurrence of gaps.
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