SE514078C2 - Vehicle radiator, has casing comprising core and cover layers made from different aluminium materials - Google Patents
Vehicle radiator, has casing comprising core and cover layers made from different aluminium materialsInfo
- Publication number
- SE514078C2 SE514078C2 SE9901412A SE9901412A SE514078C2 SE 514078 C2 SE514078 C2 SE 514078C2 SE 9901412 A SE9901412 A SE 9901412A SE 9901412 A SE9901412 A SE 9901412A SE 514078 C2 SE514078 C2 SE 514078C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- core
- vehicle
- cover layer
- vehicle cooler
- curing
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 9
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 5
- 239000012792 core layer Substances 0.000 abstract 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 27
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 13
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
- B23K35/286—Al as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
15 20 25 30 35 514 078 2 och magnesium (Mg). Detta material kan nämligen efter lödningen genom varmåldring härdas till hög hállfasthet mot statisk belastning. I allmänhet tillverkas kylaren genom s k vakuumlödning. Aggregatet av sammanförda detal- jer förs in i en vakuumugn och upphettas så, att lodmate- rialet smälter och genom kapillärverkan bildar lödfogar mellan detaljernas inbördes kontaktytor. Efter lödningen kyls aggregatet snabbt ned till rumstemperatur, varpå det genom s k kall- eller varmåldring härdas till hög håll- fasthet. 514 078 2 and magnesium (Mg). Namely, after soldering by hot aging, this material can be cured to a high strength against static load. In general, the radiator is manufactured by so-called vacuum soldering. The assembly of joined parts is introduced into a vacuum furnace and heated so that the solder material melts and through capillary action forms solder joints between the mutual contact surfaces of the parts. After soldering, the unit is quickly cooled down to room temperature, after which it is cured to high strength by so-called cold or hot aging.
Det är dock önskvärt att gå över från vakuumlödning till s k flusslödning, eftersom den sistnämnda tekniken ställer lägre krav på ingående detaljers toleranser och ger betydligt lägre kassation. Vid flusslödning applice- ras ett flussmedel före själva lödningen på de ytor som skall lödas ihop. Flussmedlet är ofta en eutektisk före- ning omfattande K, Al och F som blandas till en suspen- sion i vatten av en bestämd koncentration. Efter torkning av flussmedlet placeras aggregatet av sammanförda kom- ponenter i en lödugn med kontrollerad atmosfär med låg syrehalt. Aggregatet upphettas därvid så att lodmateria- let smälter och genom kapillärverkan bildar lödfogar mellan detaljernas inbördes kontaktytor. Även i detta fall bör utsatta detaljer, för att möjliggöra efterföl- jande kall- eller varmåldring, vara utformade av ett ämne vars kärna består av ett aluminiummaterial med relativt höga andelar av Si och Mg. Ett problem i sammanhanget är att Mg under lödningen tenderar att diffundera till ämnets yta och där reagera med flussmedlet, vilket där- igenom inaktiveras med dåliga lödfogar som resultat. En lösning på detta problem ges i den franska patentansökan nr 96 10573 med avseende på tillverkning av vattenkylare.However, it is desirable to switch from vacuum soldering to so-called flux soldering, since the latter technology places lower demands on the tolerances of the components involved and results in significantly lower rejection. In flux soldering, a flux is applied before the actual soldering to the surfaces to be soldered together. The flux is often a eutectic compound comprising K, Al and F which is mixed into a suspension in water of a certain concentration. After drying the flux, the unit is placed by assembled components in a solder oven with a controlled atmosphere with a low oxygen content. The unit is then heated so that the solder material melts and through capillary action forms solder joints between the parts' mutual contact surfaces. Even in this case, exposed details, in order to enable subsequent cold or hot aging, should be formed of a substance whose core consists of an aluminum material with relatively high proportions of Si and Mg. A problem in this context is that Mg during soldering tends to diffuse to the surface of the substance and there react with the flux, which is thereby inactivated with poor solder joints as a result. A solution to this problem is given in French Patent Application No. 96 10573 with respect to the manufacture of water coolers.
För att erhålla bättre lödfogar mellan vattentransportrör och öppningar som är stansade i en bottenplatta till en vattentank, är bottenplattan utformad av ett ämne som på sin ena sida, mellan kärnan och lodmaterialet, har ett barriärskikt som förhindrar diffusion av Mg. 10 15 20 25 30 35 514 078 3 Förutom hög statisk belastning utsätts också en oljekylare för hög dynamisk belastning under drift, fram- förallt genom de tryckpulsationer som uppkommer i den genom oljekylaren cirkulerande oljan, speciellt när oljan är kall vid uppstarten av ett motorfordon. Dessa pulsa- tioner kan uppgå till ca 7-10 bar och ställer ytterligare krav på utsatta detaljer av oljekylaren.In order to obtain better solder joints between water transport pipes and openings which are punched in a bottom plate to a water tank, the bottom plate is formed of a substance which on its one side, between the core and the solder material, has a barrier layer which prevents diffusion of Mg. 10 15 20 25 30 35 514 078 3 In addition to a high static load, an oil cooler is also exposed to a high dynamic load during operation, mainly due to the pressure pulsations that occur in the oil circulating through the oil cooler, especially when the oil is cold when starting a motor vehicle. These pulsations can amount to about 7-10 bar and place additional demands on exposed parts of the oil cooler.
Som exempel kan nämnas den inledningsvis nämnda oljekylaren, vilken omfattar ett antal rör som är utfor- made för genomströmning av olja och omströmning av vatten och som är placerade på varandra flatsida mot flatsida mellan två ändplattor. I detta utförande utsätts den nedre ändplattan för stora påfrestningar vid pulserande tryck i oljekylaren med åtföljande risk för sprickbild- ning och läckage till följd av utmattning. För att komma till rätta med sådan utmattning är en extra förstärk- ningsplatta fäst på den nedre ändplattans in mot rören vända sida.As an example may be mentioned the initially mentioned oil cooler, which comprises a number of pipes which are designed for the flow of oil and the flow of water and which are placed on each other flat side to flat side between two end plates. In this embodiment, the lower end plate is subjected to great stresses at pulsating pressure in the oil cooler with the attendant risk of cracking and leakage due to fatigue. To deal with such fatigue, an extra reinforcing plate is attached to the side of the lower end plate facing the pipes.
I många fall har man, trots ovanstående åtgärder, funnit en otillräcklig hållfasthet gentemot utmattning, i synnerhet hos den nedre ändplattan, i denna typ av olje- kylare. Användningen av extra förstärkningsplattor leder dessutom till extra monteringsarbete, förhöjda material- kostnader och en oönskat tung oljekylare.In many cases, despite the above measures, insufficient resistance to fatigue has been found, especially in the lower end plate, in this type of oil cooler. The use of extra reinforcement plates also leads to extra assembly work, increased material costs and an undesirably heavy oil cooler.
Sammanfattning av uppfinningen Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att helt eller åtminstone delvis övervinna ovannämnda problem med känd teknik. Närmare bestämt är det ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma en fordonskylare som uppvisar hög hållfasthet mot både statisk belastning och utmatt- ning, och som företrädesvis är tillverkad genom flusslöd- ning.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to completely or at least partially overcome the above-mentioned problems of the prior art. More particularly, it is an object of the invention to provide a vehicle cooler which exhibits high strength against both static load and fatigue, and which is preferably manufactured by flux brazing.
Det är också ett ändamål att åstadkomma en vikt- minskning gentemot känd teknik för en fordonskylare med en given hållfasthet.It is also an object to achieve a weight loss compared to the prior art for a vehicle radiator with a given strength.
Det är likaså ett ändamål med uppfinningen att an- visa ett förenklat sätt att tillverka en fordonskylare 10 15 20 25 30 35 514 078 4 som uppvisar hög hàllfasthet mot både statisk belastning och utmattning.It is also an object of the invention to provide a simplified way of manufacturing a vehicle cooler which exhibits high strength against both static load and fatigue.
Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av efterföljande beskrivning, har nu uppnåtts medelst en fordonskylare enligt efterföljande patentkrav 1 resp 19, samt genom ett sätt enligt efterföljande patentkrav 10.These and other objects, which will appear from the following description, have now been achieved by means of a vehicle cooler according to the following claims 1 and 19, respectively, and by a method according to the following claim 10.
Föredragna utföringsformer av uppfinningen definieras i de underordande patentkraven.Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Tack vare att utsatta detaljer hos fordonskylaren tillverkas av ämne omfattande en kärna av ett första material och ett täckskikt av ett andra material, vilket åtminstone efter härdning har en större seghet än det första materialet, kommer utsatta partier av den färdiga kylaren att uppvisa en hård kärna och ett segare, utanpå- liggande täckskikt. I många fall utsätts kylarens utsida för de största påkänningarna, och därför är utsatta par- tier av den färdiga kylarens utsida lämpligen uppbyggda av en hård kärna och ett utvändigt täckskikt, vilket är segare än kärnan för att motverka sprickbildning. Detta har visat sig ge kylaren en ökad hàllfasthet mot utmatt- ning, utan väsentlig minskning av dess hàllfasthet mot statisk belastning. Därigenom minskas också behovet av extra förstärkningsdetaljer på utsatta partier. Tillverk- ningsprocessen kan således förenklas, och den färdiga kylarens vikt kan reduceras.Due to the fact that exposed parts of the vehicle radiator are made of a substance comprising a core of a first material and a cover layer of a second material, which at least after curing has a greater toughness than the first material, exposed parts of the finished radiator will have a hard core. and a tougher, surface-covering cover layer. In many cases the outside of the radiator is subjected to the greatest stresses, and therefore exposed portions of the outside of the finished radiator are suitably made up of a hard core and an outer cover layer, which is tougher than the core to counteract cracking. This has been shown to give the radiator an increased resistance to fatigue, without a significant reduction in its resistance to static load. This also reduces the need for extra reinforcement details on exposed parts. The manufacturing process can thus be simplified, and the weight of the finished cooler can be reduced.
Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen och dess fördelar kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska ritning, som i exemplifierande syfte illust- rerar en för närvarande föredragen utföringsform.Brief Description of the Drawings The invention and its advantages will be described in more detail in the following with reference to the accompanying schematic drawing, which for exemplary purposes illustrates a presently preferred embodiment.
Fig 1 är en längsgående sektionsvy av en del av en uppfinningsenlig oljekylare.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a part of an oil cooler according to the invention.
Pig 2A-2B är sektionsvyer i större skala av det i fig 1 inringade området A respektive B.Figs. 2A-2B are sectional views on a larger scale of the area A and B circled in Fig. 1, respectively.
Beskrivning av en föredragen utföringsform I fig 1 visas ett tvärsnitt genom en del av ett agg- regat av komponenter som efter lödning bildar en upp- 10 15 20 25 30 35 finningsenlig oljekylare. I aggregatet ingår ett antal rör 1 som är avsedda att genomströmmas av en första fluid, i detta fall olja, och omströmmas av en annan fluid, företrädesvis vatten, för värmeöverföring mellan dessa. Rörens 1 ändpartier 2 är utformade för anliggning mot varandra. I aggregatet är således rören 1 placerade bredvid varandra, flatsida mot flatsida, så att ändpar- tierna 2 senare kan förenas med varandra genom lödning inom mot varandra anliggande ytpartier 3. De mot varandra anliggande ändpartierna 2 har genomströmningshål 4 som möjliggör genomströmning av olja. Rören 1 är så utformade att minst en spalt 5 föreligger mellan angränsande rör 1 för passage av den andra fluiden.Description of a preferred embodiment Fig. 1 shows a cross section through a part of an assembly of components which, after soldering, forms an oil cooler according to the invention. The assembly comprises a number of pipes 1 which are intended to be flowed through by a first fluid, in this case oil, and flowed over by a second fluid, preferably water, for heat transfer between them. The end portions 2 of the tubes 1 are designed for abutment against each other. In the assembly, the pipes 1 are thus placed next to each other, flat side to flat side, so that the end portions 2 can later be joined to each other by soldering within abutting surface portions 3. The abutting end portions 2 have flow holes 4 which enable flow of oil. The tubes 1 are designed so that at least one gap 5 is present between adjacent tubes 1 for passage of the second fluid.
I den visade utföringsformen består varje rör 1 av en yttre 6 och en inre 7 rörhalva, vilka efter lödningen tättslutande är sammanfogade med varandra. Alternativt kan varje rör 1 vara tillverkat i ett stycke. I varje rör 1 är det anordnat första ytförstorare eller lameller 8, och i varje spalt 5 är det på motsvarande vis anordnat andra ytförstorare eller lameller 9. Aggregatet avslutas uppåt av en övre ändplatta 10 och nedåt av en nedre änd- platta 11. En inlopps/utloppsnippel 12 för oljan är mon- terad i en öppning i den övre ändplattan 10, såsom visas i fig 1. Denna nippel 12 är utformad för anslutning till ett motorfordons oljesystem.In the embodiment shown, each pipe 1 consists of an outer 6 and an inner 7 half of the pipe, which after soldering are tightly joined together. Alternatively, each tube 1 may be made in one piece. In each tube 1 there is arranged first surface enlarger or lamellae 8, and in each gap 5 there is correspondingly arranged second surface enlarger or lamellae 9. The unit is terminated upwards by an upper end plate 10 and downwards by a lower end plate 11. An inlet / outlet nipple 12 for the oil is mounted in an opening in the upper end plate 10, as shown in Fig. 1. This nipple 12 is designed for connection to a motor vehicle oil system.
Nedan kommer utformningen av ändplattorna 10, 11 att närmare beskrivas i anslutning till fig 2A-2B, vilka i tvärsnitt och större skala schematiskt visar de medelst cirklar indikerade områdena A respektive B i fig 1.Below, the design of the end plates 10, 11 will be described in more detail in connection with Figs. 2A-2B, which in cross section and on a larger scale schematically show the areas A and B indicated by circles in Fig. 1, respectively.
De övre och nedre ändplattorna 10, 11 är utformade av ett ämne som har en kärna 20 av ett aluminiummaterial med hög hållfasthet. Det är därför föredraget att kärnan 20 är utformad i en aluminiumlegering, företrädesvis en härdbar legering innehållande en kombination av magnesium (Mg) och kisel (Si), och helst med en Mg-halt av minst 0.4 vikt%. Sådana legeringar ingår i 6000-serien enligt amerikansk (AA) standard. Av hållfasthetsskäl är det 10 15 20 25 30 35 514 078 6 föredraget att kärnan 20 efter härdning har en sträck- gräns (omg) om minst ca 50 MPa. Enligt en föredragen ut- föringsform är kärnan 20 utformad av legeringen AA 6060, vilken efter härdning vid väsentligen rumstemperatur, s k kallàldring, uppvisar en sträckgräns (OQ2) om upp till ca 100 MPa. Efter härdning vid högre temperatur, s k varm- àldring, kan materialets sträckgräns (omz) uppgå till ca 200 MPa.The upper and lower end plates 10, 11 are formed of a blank having a core 20 of an aluminum material of high strength. It is therefore preferred that the core 20 be formed of an aluminum alloy, preferably a curable alloy containing a combination of magnesium (Mg) and silicon (Si), and most preferably having a Mg content of at least 0.4% by weight. Such alloys are included in the 6000 series according to American (AA) standards. For strength reasons, it is preferred that the core 20 after curing has a yield strength (omg) of at least about 50 MPa. According to a preferred embodiment, the core 20 is formed of the alloy AA 6060, which after curing at substantially room temperature, so-called cold aging, has a yield strength (OQ2) of up to about 100 MPa. After curing at a higher temperature, so-called hot aging, the material's yield strength (omz) can amount to approx. 200 MPa.
Av fig 2A-2B framgår att ämnet dessutom har ett utanpåliggande täckskikt 21. Detta genom valsning på kärnan 20 anbringade täckskikt 21 är utformat av ett alu- miniummaterial som efter härdning är segare än materialet Efter härdning bör detta täckskikt 21 upp- (ömz) Det är föredraget att täckskiktet 21 är utformat av ett i kärnan 20. visa en sträckgräns som inte överstiger ca 50 MPa. icke härdbart aluminiummaterial, och företrädesvis är täckskiktet 21 utformat av ett aluminiummaterial som är väsentligen fritt från Mg eller som innehåller maximalt 0.2 vikt% Mg. Materialet kan vara olegerat aluminium, eller en lämplig aluminiumlegering, t ex ingående i 3000- serien enligt amerikansk standard. Enligt en föredragen utföringsform är täckskiktet 21 utformat av legeringen AA 3003, vilken efter lödning uppvisar en sträckgräns (omg) på ca 35 MPa. Andra lämpliga material är legeringar med litet eller inget innehåll av koppar (Cu) och åter- finns i 7000-serien enligt amerikansk standard. Tack vare denna uppfinningsenliga kombination av en kärna 20 av ett första material som efter härdning är hårt men sprött, och ett täckskikt 21 av ett andra material som efter härdning är mjukare och segare är det första materialet, uppnås en förhöjd hållfasthet mot utmattning.Figures 2A-2B show that the blank also has an overlying cover layer 21. This cover layer 21 applied by rolling to the core 20 is formed of an aluminum material which, after curing, is tougher than the material. After curing, this cover layer 21 should be raised. it is preferred that the cover layer 21 is formed by one in the core 20. show a yield strength which does not exceed about 50 MPa. non-curable aluminum material, and preferably the cover layer 21 is formed of an aluminum material which is substantially free of Mg or which contains a maximum of 0.2% by weight of Mg. The material can be unalloyed aluminum, or a suitable aluminum alloy, for example included in the 3000 series according to American standards. According to a preferred embodiment, the cover layer 21 is formed of the alloy AA 3003, which after soldering has a yield strength (omg) of about 35 MPa. Other suitable materials are alloys with little or no copper (Cu) content and are available in the 7000 series according to American standards. Thanks to this inventive combination of a core 20 of a first material which after curing is hard but brittle, and a cover layer 21 of a second material which after curing is softer and tougher is the first material, an increased strength against fatigue is achieved.
För att medge tillverkning genom flusslödning har ämnet vidare ett utanpå kärnan 20 anbringat barriärskikt 22, vilket är utformat att förhindra diffusion av Mg fràn kärnan 20 till ämnets yta under lödningen. Det har över- raskande visat sig att de material som är lämpliga för täckskiktet 21 också är lämpliga för barriärskiktet 22. lO 15 20 25 30 35 514 078 7 Lämpliga material till barriärskiktet 22 återfinns bland olegerat aluminium samt aluminiumlegeringar i 3000- och 7000-serierna enligt amerikansk standard. Barriärskiktet 22 bör vara utformat av ett material som är väsentligen fritt från Mg eller som åtminstone inte innehåller mer än 0.2 vikt% Mg. Enligt en föredragen utföringsform är barriärskiktet 22 utformat av legeringen AA 3003.In order to allow manufacture by flux soldering, the blank further has a barrier layer 22 applied to the outside of the core 20, which is designed to prevent diffusion of Mg from the core 20 to the surface of the blank during soldering. It has surprisingly been found that the materials suitable for the cover layer 21 are also suitable for the barrier layer 22. Suitable materials for the barrier layer 22 are found among unalloyed aluminum and aluminum alloys in the 3000 and 7000 series. according to American standards. The barrier layer 22 should be formed of a material that is substantially free of Mg or that contains at least no more than 0.2% by weight of Mg. According to a preferred embodiment, the barrier layer 22 is formed of the alloy AA 3003.
Av fig 2A-2B framgår också att ett gängse lodskikt 23 är anbringat utanpå barriärskiktet 22. Lodskiktet 23 är utformat av ett material vars smältpunkt är lägre än materialen i kärnan 20, täckskiktet 21 och barriärskiktet 22. Barriärskiktet 22 och lodskiktet 23 är lämpligen an- bringade på den sida av kärnan 20 som vid lödningen skall förbindas med andra komponenter i oljekylaren. Enligt fig 2A är den nedre ändplattans ll insida täckt med ett lod- skikt 23, vilket är bringat till anliggning mot ytförsto- rarna 8. Enligt fig 2B har den övre ändplattans 10 insida ett motsvarande lodskikt 23 som anligger mot ytförsto- rarna 8. Lodskiktet 23 är företrädesvis utformat av en legering ingående i 4000-serien enligt amerikansk stan- dard, t ex AA 4343 eller AA 4045.Figures 2A-2B also show that a conventional solder layer 23 is applied to the outside of the barrier layer 22. The solder layer 23 is formed of a material whose melting point is lower than the materials of the core 20, the cover layer 21 and the barrier layer 22. The barrier layer 22 and the solder layer 23 are suitably brought on the side of the core 20 to be connected to other components of the oil cooler during soldering. According to Fig. 2A, the inside of the lower end plate 11 is covered with a solder layer 23, which is brought into abutment against the surface magnifiers 8. According to Fig. 2B, the inside of the upper end plate 10 has a corresponding solder layer 23 which abuts the surface magnifiers 8. The solder layer 23 is preferably formed of an alloy included in the 4000 series according to American standard, for example AA 4343 or AA 4045.
Det har visat sig vara föredraget att utforma täck- skiktet 21 med en tjocklek som är ca 2-10%, företrädesvis ca 4-7%,och allra helst ca 5%, av ämnets totala gods- tjocklek. Andra skikttjocklekar har visat sig leda till oönskat låg hållfasthet hos den färdiga oljekylaren. Det har också visat sig att barriärskiktets 22 tjocklek bör vara minst ca 2% av ämnets totala godstjocklek, för att uppnå den àstundade barriärverkan mot Mg.It has been found to be preferable to design the cover layer 21 with a thickness which is about 2-10%, preferably about 4-7%, and most preferably about 5%, of the total material thickness of the blank. Other layer thicknesses have been found to lead to undesirably low strength of the finished oil cooler. It has also been found that the thickness of the barrier layer 22 should be at least about 2% of the total material thickness of the substance, in order to achieve the expected barrier effect against Mg.
Vid tillverkningen av en uppfinningsenlig oljekylare appliceras ett flussmedel (ej visat) på de ingående kom- ponenterna före eller efter sammanföringen till ett agg- regat. När flussmedlet har torkat förs det i fig 1 visade aggregatet i en uppvärmd lödugn under så lång tid att lodmaterialet smälter och bildar lödfogar mellan kompo- nenternas inbördes kontaktytor. Efter lödningen kyls agg- 10 15 20 25 30 35 5í4 078 8 regatet snabbt ned till rumstemperatur, varpå det härdas genom kall- eller varmåldring.In the manufacture of an oil cooler according to the invention, a flux (not shown) is applied to the constituent components before or after the connection to an assembly. When the flux has dried, the assembly shown in Fig. 1 is placed in a heated soldering oven for such a long time that the solder material melts and forms solder joints between the mutual contact surfaces of the components. After soldering, the unit is rapidly cooled to room temperature, after which it is cured by cold or hot aging.
Det må påpekas att lämpligen endast de komponenter som utsätts för stora kraft- och/eller tryckpåkänningar är utformade av ovanstående ämne. I många fall utsätts kylarens utsida för de största påkänningarna, antingen på grund av tryckpåkänningar i form av dragkrafter som upp- står på ytan av dessa komponenter vid en intermittent tryckökning i kylaren, eller kraftpàkänningar i form av vibrationer som överförs från fordonet till kylaren.It should be pointed out that suitably only those components which are subjected to large forces and / or compressive stresses are designed from the above substance. In many cases, the outside of the radiator is subjected to the greatest stresses, either due to compressive stresses in the form of tensile forces arising on the surface of these components during an intermittent pressure increase in the radiator, or force stresses in the form of vibrations transmitted from the vehicle to the radiator.
Därför är det föredraget att minst ett parti av den upp- finningsenliga kylarens utsida har en hård kärna och ett segt täckskikt utanpå kärnan. I det på ritningen visade exemplet utgör ändplattorna 10, ll sådana partier av kylarens utsida. I många fall omfattar kylarens utsida också utsatta komponenter i form av fästorgan och skydds- plåtar, vilka idag, för hög hållfasthet, tillverkas genom vakuumlödning och efterföljande härdning. Det är föredra- get att dessa utsatta detaljer också utformas av ett ämne enligt ovan och införlivas i aggregatet. Därmed kan hela kylaren, inklusive externa detaljer, såsom fästorgan och skyddsplåtar, tillverkas i ett enda steg genom hårdlöd- ning. Övriga detaljer i oljekylaren är företrädevis till- verkade av standardämnen med lämplig hållfasthet och korrosionsbeständighet. Exempelvis är rören 1 i fig 1 lämpligen utformade av ett standardämne bestående av en kärna av legeringen AA 3003 och ett direkt utanpå kärnan anbringat lodmaterial av legeringen AA 4343.Therefore, it is preferred that at least a portion of the outside of the inventive cooler has a hard core and a tough cover layer on the outside of the core. In the example shown in the drawing, the end plates 10, 11 constitute such portions of the outside of the radiator. In many cases, the outside of the radiator also comprises exposed components in the form of fasteners and protective plates, which today, for high strength, are manufactured by vacuum soldering and subsequent hardening. It is preferred that these exposed parts are also formed of a substance as above and incorporated into the unit. Thus, the entire radiator, including external parts, such as fasteners and protective plates, can be manufactured in a single step by brazing. Other parts of the oil cooler are preferably made of standard substances with suitable strength and corrosion resistance. For example, the tubes 1 in Fig. 1 are suitably formed of a standard blank consisting of a core of the alloy AA 3003 and a solder material of the alloy AA 4343 applied directly to the core.
Jämförande försök har gjorts mellan två oljekylare av den allmänna typ som visas i fig l. Den ena oljekyla- ren var försedd med en extra förstärkningsplatta ovanpå den nedre ändplattan och var på konventionellt vis till- verkad genom vakuumlödning och efterföljande varmåldring.Comparative attempts have been made between two oil coolers of the general type shown in Fig. 1. One oil cooler was provided with an extra reinforcement plate on top of the lower end plate and was manufactured in a conventional manner by vacuum soldering and subsequent heat aging.
Den andra, uppfinningsenliga oljekylaren var tillverkad genom flusslödning och efterföljande varmåldring och dess ändplattor var utformade av ett ämne med en kärna av 10 15 20 25 30 514 078 9 legeringen AA 6060, ett på en sida av kärnan anbringat täckskikt av legeringen AA 3003, ett på motstående sida av kärnan anbringat barriärskikt av legeringen AA 3003 och ett utanpå barriärskiktet anbringat lodmaterial av legeringen AA 4343. I båda dessa oljekylare användes ämnen med en total godstjocklek av 1,2 mm. Efter en tids användning under driftsliknande förhållanden uppvisade den uppfinningsenliga oljekylaren, till skillnad från den konventionella oljekylaren, ingen tendens till korngräns- sprickor utan endast små sprickor på ytan av materialet i täckskiktet. Försöken indikerade en avsevärt förbättrad hàllfasthet mot utmattning hos den uppfinningsenliga oljekylaren, och detta utan användning av extra förstärk- ningsplattor.The second oil cooler according to the invention was manufactured by flux brazing and subsequent heat aging and its end plates were formed of a blank with a core of the alloy AA 6060, a cover layer of the alloy AA 3003 applied to one side of the core, a on the opposite side of the core applied barrier layer of the alloy AA 3003 and a solder material of the alloy AA 4343 applied on the outside of the barrier layer. In both these oil coolers substances with a total wall thickness of 1.2 mm were used. After a period of use under operating-like conditions, the oil cooler according to the invention, unlike the conventional oil cooler, showed no tendency to grain boundary cracks but only small cracks on the surface of the material in the cover layer. The experiments indicated a considerably improved resistance to fatigue of the oil cooler according to the invention, and this without the use of additional reinforcement plates.
Fackmannen inser att uppfinningen inte är begränsad till den speciella typ av oljekylare som beskrivs ovan, utan är tillämplig vid alla olika utföranden av fordons- kylare där det finns behov av att öka hållfastheten mot utmattning.Those skilled in the art will appreciate that the invention is not limited to the particular type of oil cooler described above, but is applicable to all different embodiments of vehicle coolers where there is a need to increase the resistance to fatigue.
Det inses också att flera täckskikt av olika mate- rial kan kombineras i ett och samma ämne för att ytterli- gare förhöja hållfastheten mot utmattning. Vidare inses att barriär- och täckskikten inte behöver vara utformade av ett och samma material, eftersom valet av material styrs av olika villkor, d v s dess barriärverkan mot diffusion av magnesium respektive dess seghet. Det bör ¿dock påpekas att, om de valda materialen till barriär- / 'och täckskikten uppvisar både erforderlig barriärverkan och seghet, ett lodskikt kan vara anbringat utvändigt täckskiktet. Detta täckskikt kommer följaktligen att både förhindra diffusion av magnesium från kärnan till lod- materialet och ge detaljens yta den önskade segheten.It is also understood that several cover layers of different materials can be combined in one and the same substance to further increase the strength against fatigue. Furthermore, it is understood that the barrier and cover layers do not have to be formed of one and the same material, since the choice of material is governed by different conditions, i.e. its barrier effect against diffusion of magnesium and its toughness, respectively. It should be noted, however, that if the selected materials for the barrier and cover layers exhibit both the required barrier action and toughness, a solder layer may be applied to the outside of the cover layer. This cover layer will consequently both prevent diffusion of magnesium from the core to the solder material and give the surface of the part the desired toughness.
Slutligen bör påpekas att barriärskiktet kan undva- - ras om materialet i kärnan inte innehåller magnesium.Finally, it should be pointed out that the barrier layer can be dispensed with if the material in the core does not contain magnesium.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9901412A SE514078C2 (en) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Vehicle radiator, has casing comprising core and cover layers made from different aluminium materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9901412A SE514078C2 (en) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Vehicle radiator, has casing comprising core and cover layers made from different aluminium materials |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9901412D0 SE9901412D0 (en) | 1999-04-21 |
| SE9901412L SE9901412L (en) | 2000-10-22 |
| SE514078C2 true SE514078C2 (en) | 2000-12-18 |
Family
ID=20415287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9901412A SE514078C2 (en) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Vehicle radiator, has casing comprising core and cover layers made from different aluminium materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE514078C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO346759B1 (en) * | 2003-11-28 | 2022-12-19 | Constellium Rolled Products Ravenswood Llc | Procedure for brazing aluminum alloy strips |
-
1999
- 1999-04-21 SE SE9901412A patent/SE514078C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO346759B1 (en) * | 2003-11-28 | 2022-12-19 | Constellium Rolled Products Ravenswood Llc | Procedure for brazing aluminum alloy strips |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9901412L (en) | 2000-10-22 |
| SE9901412D0 (en) | 1999-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4046305A (en) | Metallic bonding method | |
| JP4698416B2 (en) | Delon cup type heat exchanger manufacturing method, aluminum clad plate material, and drone cup type heat exchanger | |
| EP0641986B1 (en) | Heat exchanger and method for manufacturing thereof | |
| SE455727B (en) | HEAT EXCHANGER WITH INLET PIPE AND OUTPUT TUBE, WHICH ONE OF THESE PIPES IS SOME AXIAL CUT FOR CUT TO THE HEAT EXCHANGER | |
| CN102227287B (en) | For the multilayer aluminium strip of soldering, soldering component, manufacture method and heat exchanger and purposes | |
| WO2006014956A1 (en) | Heat exchano'er having a double baffle | |
| CN102431237A (en) | High-strengh aluminum alloy brazing sheet and method of manufacture | |
| KR101831505B1 (en) | Clad sheet alloys for brazing applications | |
| SE449307B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING A HEAT EXCHANGER, WHICH INCLUDES A PLATED METAL PIPE WITH A MULTIPLE FLUID CHANNELS AND ASSEMBLY PIPES JOINTED WITH OPPOSITE END OF THE PLATE PIPE | |
| KR20120027034A (en) | High strength multi-layer brazing sheet structures with good controlled atmosphere brazing(cab) brazeability | |
| WO2001056782A2 (en) | Improved electrical conductivity and high strength aluminium alloy composite material and methods of manufacturing and use | |
| EP1715280A1 (en) | Aluminium radiator tank with oil cooler clinch fitting | |
| EA022670B1 (en) | Method of forming aluminium heat exchangers header tanks | |
| WO2005098339A1 (en) | Heat exchanger having an improved baffle | |
| US10514210B2 (en) | Fin-tube heat exchanger | |
| EP1218137B1 (en) | Method for plugging a hole and a cooling element manufactured by said method | |
| EP0894547A2 (en) | Al alloy composite tube for refrigerant passages and method for producing the same | |
| KR102647952B1 (en) | Corrosion-resistant high-strength brazed sheet | |
| DE112017005880T5 (en) | Stacked heat exchanger | |
| JP5111922B2 (en) | Copper alloy tube for heat exchanger | |
| SE514078C2 (en) | Vehicle radiator, has casing comprising core and cover layers made from different aluminium materials | |
| US6871774B2 (en) | Aluminum tubular heat exchanger and method of construction | |
| US20090159247A1 (en) | Tube assemblies and combo-coolers incorporating the same | |
| JP2000340728A (en) | Heat sink and manufacture thereof | |
| US6276447B1 (en) | Apparatus formed by brazing and method for manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |