WO2011064239A1 - Verfahren zur quantitativen bestimmung von lötmittelresten - Google Patents

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WO2011064239A1
WO2011064239A1 PCT/EP2010/068096 EP2010068096W WO2011064239A1 WO 2011064239 A1 WO2011064239 A1 WO 2011064239A1 EP 2010068096 W EP2010068096 W EP 2010068096W WO 2011064239 A1 WO2011064239 A1 WO 2011064239A1
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workpiece
fluid
soldering
heat exchanger
soldering agent
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PCT/EP2010/068096
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English (en)
French (fr)
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Oliver Mamber
Hans Koch
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Behr Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012—Brazing heat exchangers
    • 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
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/02—Soldering irons; Bits
    • B23K3/029—Solder or residue removing devices
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers

Definitions

  • the invention relates to a method for the quantitative determination of solder remnants, which remain after a previous processing step on a workpiece in which the workpiece is subjected to a fluid. Furthermore, the invention relates to a device which is particularly suitable for carrying out the method. In addition, the invention relates to a method for dimensioning a workpiece and / or another component.
  • soldering operations soldering and / or brazing operations
  • welding operations welding operations
  • the materials to be joined together in all Usually in advance with a so-called Fiussmitte! acted upon, which is sprinkled, for example in the form of a powder on the components to be joined together before the actual soldering (or welding) is performed.
  • the flux causes during heating to perform the soldering (or welding process) a cleaning of the component surfaces, so that the finally resulting solder seam (or weld) can be made firmer, more durable and denser.
  • the use of flux proves to be advantageous in the machining of the workpiece.
  • the use of flux also entails flux residues remaining on the workpiece and the associated disadvantage, in particular, the function and durability of other components working together with the soldered workpiece and possibly also of the workpiece after completion of the workpiece at this remaining solder remnants itself, for example, due to corrosion.
  • it is in principle possible to remove the solder residues from the workpiece after the soldering process has ended (for example by washing) this can prove to be cost-intensive and expensive, especially if the subsequently required dry processes of the workpiece are taken into consideration.
  • Such a device for removing solder residues in articles is described for example in German Patent DE 38 40 098 C1 or in Japanese Patent Abstract JP 04172171 AA.
  • a reduction in the amount of flux used is not readily possible, since such a reduction in the amount of flux can cause a deterioration of the soldering result, which is also undesirable.
  • soldering aids in particular fluxes
  • these empirical values are based on the finished result of the loosening ⁇ ie, in particular, whether leaks occur during the soldering process or not). Since a Nachiöten of workpieces is relatively complex and expensive, there is therefore a tendency to choose the amount of soldering agent used tends to be higher than the amount actually required (for scrap workpieces the same applies analogously).
  • a kind of statistical averaging can also be uses grazing by "washing" a certain number (for example three) heat exchangers immediately after one another, and the concentration measurement or the measurement of the concentration change only takes place after this plurality of heat exchangers (the number of heat exchangers being naturally taken into account in the subsequent calculation)
  • the proposed concentration measurement "per workpiece” differs from previous cleaning methods, in which the concentration of soldering agent in a washing liquid is measured. For with the previous methods (see, for example, JP 04172171 AA or DE 38 40 098 C1), the respectively measured concentration of solvent is only used to determine whether the washing liquid must be renewed, or can be used even further , Ice is possible to carry out the process especially at the very end of the manufacturing chain of the workpiece.
  • the method may also be advantageous to carry out the method beforehand, ie after an intermediate step in the production chain of the workpiece.
  • the application of the fluid to the workpiece can be carried out in such a way that the quantity of soldering agent remaining on and / or in the workpiece is substantially completely removed.
  • the fluid may also be any mixture of different fluids.
  • the soldering aids may also be a mixture of different soldering aids. your.
  • the proposed method is particularly suitable for being carried out on a random basis in particular in a series production and / or used in advance for planning a series production in the context of pilot series or technical series. On the basis of the measured values determined with the aid of the proposed method, it is possible, in particular, to select the amount of soldering agent required for machining the workpiece in a particularly suitable manner (in particular just enough).
  • the proposed method is carried out in such a way that a defined amount of fluid is used for this purpose. This makes it particularly easy, for example, to close the concentration of soldering agent in the fluid to the remaining amount of soldering agent on and / or in the workpiece.
  • the measuring method can be carried out in particular with a volume of fluid that corresponds to the volume
  • it is also possible to change the process as well To carry out fluid quantities, to determine the amount of fluid and to convert the obtained values appropriately.
  • the method is particularly advantageous if the preceding processing step involves a soldering process.
  • the measured values obtained with the aid of the method can prove particularly meaningful with regard to an optimization of the soldering method (in particular with regard to the amount of soldering agent used). But it is also possible to carry out the process at another time, in particular at the very end of the manufacturing process of the workpiece.
  • the method proves to be particularly suitable if the workpiece is at least partially a heat exchanger device.
  • Straight heat exchanger have in today's designs (Ftohrkasten- Fja tube heat exchanger with Weiirippen) on a particularly large number of Löts negligence, and it is important in a large number of these solder joints that they are designed to be fluid-tight. Furthermore, they have a relatively large number of internal cavities. Accordingly, such heat exchangers have a particularly great potential for optimization possibilities with regard to the soldering operation and the durability of the workpiece and further components which change in one operating state with the workpiece.
  • the workpiece is at least partially made of aluminum, of an aluminum alloy, of non-ferrous metal and / or of a non-ferrous metal alloy.
  • aqueous solution, water and / or a motor vehicle coolant be used in the implementation of the method as a fluid.
  • it can be water (especially deionized water) which is provided with additives such as, for example, an acid and / or a lye.
  • additives such as, for example, an acid and / or a lye.
  • the method is carried out in such a way that the fluid is only exposed to the fluid in an operating contact region in which the workpiece in a normal operating state with a fluid, in particular with a liquid, especially with an aqueous liquid in contact comes.
  • the measuring method is performed such that the measuring fluid is passed only through the areas of the heat exchanger, which are provided for the flow of coolant.
  • the outer areas of the heat exchanger, which are exposed to external air, however, are not charged with the fluid. In such a case, the meaningfulness of the values obtained with the aid of the proposed method can be increased again.
  • the method is proposed to carry out the method in such a way that it is carried out at least in groups and / or at least partially as a circulation process.
  • it may be a closed loop process.
  • the measurement accuracy of the method can increase, since ultimately a relatively high concentration value is measured in the fluid, which usually leads to lower measurement inaccuracies.
  • the consumption of fluid can be reduced and, for example, the Implementation of the process required energy (especially heating energy for the fluid) are reduced, which is also beneficial.
  • measuring sensors are used and / or samples are taken.
  • Measuring sensors are usually particularly suitable for being able to obtain measured values very quickly, which are very quickly! are also sufficiently accurate.
  • a sampling can be used in particular to obtain particularly accurate measured values or to verify questionable measured values.
  • samples taken can be stored to be used at a later time (for example, in case of a liability problem).
  • a device for carrying out the method described above which has at least one test connection, at least one pumping device and at least one closed circulation device.
  • the device may be designed and arranged to carry out the method described above.
  • the test connection serves, in particular, for the simplest possible and quick reversible arrangement of the workpiece to be tested, such as, in particular, a heat exchanger to be tested in the device.
  • connection elements which lead to the optionally existing connection connection (for example a Liquid flange) of the workpiece correspond.
  • Such a device has the properties and advantages already described in an analogous manner.
  • the device preferably in such a way that it has at least one expansion tank, at least one electronic control device, at least one tempering device, at least one sensor device, at least one preferably controllable fluid supply option, at least one preferably controllable fluid removal option and / or at least one bypass device having.
  • the electronic control device it is possible, in particular, to achieve particularly simple, automated, reproducible and / or particularly meaningful measured values.
  • a tempering device heatating and / or cooling
  • auxiliary values such as the fluid temperature or the like.
  • the Fluidzu Food Republickeit and / or the Fluiver Cyprusmögiichkeit be controlled externally, in particular using the electronic control device.
  • a surge tank it is possible in particular to leave a closed loop, for example, sufficiently filled, even if (possibly several times) samples are taken or liquid and / or additives are added.
  • a bypass device is advantageous in particular because the fluid can be conditioned in advance (for example by heating or cooling, whereby the fluid can be conditioned particularly homogeneously), without firstly flowing through the workpiece to be tested (the test object).
  • a method for dimensioning a workpiece and / or another component in which the design of the workpiece and / or the other component, the load of the workpiece and / or the other component with. from the workpiece originating Lötangesmiltefreste, in particular the flux residues, is taken into account, wherein preferably the method described above for the quantitative determination of Lötangeffensitteiresten and / or a device of the above-described construction is used.
  • Fig. 1 the schematic circuit diagram of an embodiment of a test facility
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment for the course of a measuring method.
  • Fig. 1 the Heidelberg a first conceivable embodiment of a test facility 1 is shown in a schematic representation, with which the amount of in a finished, to be tested heat exchanger (specimen) 3 remaining flux can be measured.
  • the heat exchanger 3 was used as a known flat-tube heat exchanger 3 with lateral tube boxes, in which the flat tubes inserted and then with them be made, manufactured.
  • the actual soldering process erfoigt - in a known manner - characterized in that the flat tubes are coated with a solder and the finished mated and prefixed heat exchanger 3 is heated in a continuous flow furnace.
  • the finished assembled heat exchanger 3 is dusted before heating with Hussstoff, in particular with a flouroumuminat practisen flux. After cooling of the heat exchanger 3 remains an (initially unknown) amount of excess flux in the interior of the heat exchanger 3, This remaining in the heat exchanger 3 ne remaining amount of flux is to be determined using the test facility 1.
  • the rinsing circuit 2 of the test system 1 comprises a main circuit 4, and a so-called bypass 5. Both the main circuit 4 and the bypass 5 can be released via electrically controllable valves 6, 7 or be locked.
  • the heat exchanger 3 to be tested is looped into the main circuit 4 of the rinsing circuit 2.
  • the main circuit 4 also has in front of, as well as behind the heat exchanger to be tested 3 each electrical Schaitventil 7, so that the Heat exchanger 3 can be removed without the rinse cycle 2 necessarily has to be emptied. Only for the sake of completeness, it is pointed out that the heat exchanger 3 is not a component of the test installation 1, but rather is installed in the test installation 1 only to carry out a measurement.
  • the flushing circuit 2 of the test system 1 is further a surge tank 9, an electric pump 11, a heater 12 (for example, an electric heater or a heat exchanger), and a flow meter 13 with an associated flow sensor 14 looped. Furthermore, the rinsing circuit 2 is provided with a temperature measuring sensor 15, a Probenentddlingveniii 16th and two exhaust valves 17.
  • the sampling valve 16 as well as the two drain valves 17 are - analogous to the switching valves 6, 7 - designed as electrically controllable Ventiie and can be controlled for example via a (not shown here) electronic control circuit.
  • the measured values of the flow measuring sensor 16 and of the temperature measuring sensor 15 are likewise output in electronic form in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the expansion tank 9 is provided with a vent valve 10, which is also electrically controllable (such as by the electronic latch circuit). Also, the pump power of the electric pump 11, and the heating power of the heater 12 can be controlled by the electronic control circuit.
  • test fluid is a 10% formic acid aqueous solution with a present volume of 12 liters.
  • the 10% formic acid solution 10.8 liters of deionized water are mixed with 1.2 liters of formic acid (98 to 100% pure).
  • the heat exchanger 3 to be tested is installed in the main circuit of the test installation 1 by connecting the connecting elements 8 to the heat exchanger 3 (method step 20).
  • the conditioning 21 of the rinsing circuit 2 begins.
  • the aqueous formic acid solution is circulated in a closed cycle from rinsing circuit 2 and bypass 5 (main circuit 4 is bypassed) by a suitably controlled electric pump 11.
  • the volume flow selected in the present embodiment shown here is about 300 liters per hour (see Table 1).
  • the test fluid is heated by means of the heater 12 to a temperature of 85 ° Celsius.
  • the conditioning phase 21 lasts about 1 hour in the present embodiment.
  • initialization 19, installation 20 of the heat exchanger 3 and conditioning 21 can also take place in a different order.
  • a blank sample is first taken 22 in order to subsequently analyze it.
  • 0.5 liters of the formic acid solution are removed so that 11.5 liters of formic acid solution remain in the rinsing cycle 2 for the further process.
  • Withdrawal 22 of the blank sample is of no importance thanks to the compensating container 9 for the test system 1.
  • the vent valve 10 is opened.
  • the bypass 5 is closed by closing the switching valve 6, while the main channel 4 is opened by opening the two Schaitventile 7. Since the heat exchanger 3 to be tested is initially not filled with flushing fluid, At first there is air in the system. About this air as quickly as possible to remove from the purge circuit 2 (this is also the surge tank 9), the voltage applied to the electric pump 11 electrical voltage is increased for a short time and increases the flow through the heat exchanger 3, for example, 1400 liters per hour. After this start-up phase, the electric pump 11 is actuated with a suitable, low voltage, so that there is provided for each of the heat exchanger 3 to be tested, apparent from Table 2 volume flow. In parallel, the vent valve 10 of the surge tank 9 is closed.
  • the rinsing process 23 of the heat exchanger 3 takes place in the present embodiment illustrated over four hours (see Table 1).
  • the flushing circuit 2 is switched off by switching off the electric pump 11.
  • the aeration valve 10 of the expansion tank 9 is opened and the actual analysis sample is withdrawn via the sampling valve 16. Since 16 is liquid in the sampling valve, first about 2 liters of the flushing fluid are first drained off before the analytical sample is drawn (analogously to the blank sample, approx. 5 liters). Following this, the rinse cycle 2 of the test system 1 is completely emptied 25 via the drain valves 17.
  • the flushing circuit 2 is cleaned 26.
  • the rinsing circuit 2 is again cleaned twice with a hydrochloric acid solution which is prepared from approx. 11.5 liters of tap water and approx. 0.6 liters of 32% hydrochloric acid.
  • the hydrochloric acid solution is rinsed until a temperature of about 50 ° Celsius is reached when switched Hetzvorraum 12.
  • rinse the rinse cycle 2 again with tap water until the measured pH of the liquid present in the rinse cycle 2 substantially corresponds to the tap water quality. This measurement can be carried out, for example, with the aid of a pH meter, which is installed in the flushing circuit 2.
  • the final cleaning step must be performed about 3 to 4 times for about 5 minutes each.
  • valves 10, 16, 17 After each cleaning step, all valves 10, 16, 17 must be opened, since only then can the complete solution be drained off.
  • the actual analysis result is obtained by analysis of the blank (drawn in step 22), analysis of the sample (drawn in step 24) and their subsequent comparison.
  • the dissolved residual solvent amount can be calculated using the following formula:
  • FRW is the content of flux residues in the heat exchanger 3 to be tested in mg
  • [K + ] AP is the potassium content in the sample in mg / l
  • [K + ] BP is the potassium content in the blank in mg / l
  • K + FR % is the percentage Potassium content in the flux used
  • C denotes a correction factor specific to each flux.

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  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (18) zur quantitativen Bestimmung von Flussmittelresten, die nach einem vorangehenden Lötvorgang an einem Wärmeübertrager (3) verbleiben. Hierzu wird der Wärmeübertrager (3) mit einem Fluid beaufschlagt, wobei aus der Konzentration an Löthilfsmittel im Fluid auf die nach dem vorangehenden Lötvorgang am Wärmeübertrager (3) verbliebene Menge an Flussmittel geschlossen wird.

Description

Vorfahren zur quantitativen Bestimmung
von Lötmittel r&sten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Löthilfsmittelresten, die nach einem vorangehenden Bearbeitungsschritt an einem Werkstück verbleiben, bei dem das Werkstück mit einem Fluid beaufschlagt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die in besonderem Maße für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dimensionierung eines Werkstücks und/oder eines sonstigen Bauteil.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken ist es bei bestimmten Bearbeitungs- schritten üblich und oftmals auch erforderlich, dass diese vorab mit einem den Bearbeitungsschritt unterstützenden Hilfsmaterial beaufschlagt werden. Ein typisches Beispiel hierfür liegt bei Lötvorgängen (Weichlötvorgänge und/oder Hartlötvorgänge), sowie gegebenenfalls auch bei Schweißvorgängen vor. Hierbei werden die miteinander zu verbindenden Materialien in aller Regel vorab mit einem sogenannten Fiussmitte! beaufschlagt, weiches beispielsweise in Form eines Pulvers auf die miteinander zu verbindenden Bauteile aufgestreut wird, bevor der eigentliche Lötvorgang (bzw. Schweißvorgang) durchgeführt wird. Das Flussmittel bewirkt dabei beim Erhitzen zur Durchführung des Lötvorgangs (bzw. Schweißvorgangs) eine Reinigung der Bauteiloberflächen, sodass die schlussendlich entstehende Lötnaht (bzw. Schweißnaht) fester, haltbarer und dichter ausgebildet werden kann.
Die Verwendung von Flussmitteln erweist sich zwar als vorteilhaft bei der Bearbeitung des Werkstücks. Üblicherweise zieht die Verwendung von Flussmitteln auch am Werkstück verbleibende Flussmittelreste und die damit einhergehenden Nachteiie nach sich, insbesondere können nach der Fertigstellung des Werkstücks an diesem verbliebenen Lötmittelreste die Funktion und Haltbarkeit anderer, mit dem gelöteten Werkstück zusammen arbeiten- der Komponenten und gegebenenfalls auch des Werkstücks selbst, beispielsweise durch Korrosion beeinträchtigen. Zwar Ist es grundsätzlich möglich, die Lötmittelreste nach Abschiuss des Lötvorgangs vom Werkstücks zu entfernen (beispielsweise durch Waschen), dies kann sich jedoch als kostenintensiv und aufwändig erweisen, insbesondere dann, wenn man auch die anschließend erforderlich werdenden Trocken Vorgänge des Werkstücks in Betracht zieht. Eine derartige Vorrichtung zum Entfernen von Lötrückständen bei Gegenständen ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 38 40 098 C1 oder im japanischen Patent Abstract JP 04172171 AA beschrieben. Auch eine Verringerung der Menge des eingesetzten Flussmittels ist nicht ohne weiteres möglich, da eine derartige Mengenreduktion des Flussmittels eine Verschlechterung des Lötergebnisses nach sich ziehen kann, was ebenfalls unerwünscht ist.
Die genannten Probleme treten insbesondere dann im besonderen Ausmaß zutage, wenn es um die Bearbeitung von Werkstücken geht, die besonders feine Strukturen und/oder besonders viele gebogene Oberflächen (insbe- sondere auch mit kleinen Krümmungsradien) und zum Teil geschlossene Hohlräume aufweisen. Als Beispiel für derartige Werkstücke sind beispielsweise Wärmeübertrager, insbesondere Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge zu nennen. Aus Grund der vielfältigen Hohlräume bei derartigen Wärmeübertragern erweist sich ein Waschen der Wärmeübertrager nach dem Löten als langwierig und problematisch. Eine Verringerung der Menge an eingesetztem Flussmittel verbietet sich ebenfalls, da aufgrund des großen Anteils der miteinander zu verlötenden Teile die Gefahr einer Undichtigkeit sehr schnell auf nicht mehr akzeptable Werte ansteigen würde.
Ein weiteres, in der Praxis auftretende Problem, besteht darin, dass bei der Verwendung von Löthilfsmitteln, insbesondere von Flussmitteln, oftmals auf Erfahrungswerte zurückgegriffen wird, wenn es darum geht, die bei der Bearbeitung des Werkstücks einzusetzende Menge an Löthilfsmitteln zu bestimmen. Diese Erfahrungswerte orientieren sich dabei in alier Regel am fertigen Lölergebnis {also insbesondere dahingehend, ob es beim Lötvorgang zu Undichtigkeiten kommt, oder nicht). Da ein Nachiöten von Werkstücken relativ aufwändig und teurer ist, besteht daher die Neigung, die Menge an eingesetztem Löthilfsmittel tendenziell höher als die eigentlich erforderliche Menge zu wählen (für Ausschuss- Werkstücke gilt das gleiche analog). Dies führt nicht nur zu einem unnötig hohen Verbrauch an Löthilfsmitteln (was entsprechende Produktionskosten und eine an sich unnötige Umweltbelastung mit sich bringt), sondern auch dazu, dass das Werkstück sowie andere, gemeinsam mit dem Werkstück betriebene Bauteile einer Maschine, durch die (unnötig) hohen Löthilfsmittelreste einem entsprechend höheren Verschleiß ausgesetzt sind, und entsprechend haitbarer konstruiert werden müssen. Auch dies führt zu Nachteilen, wie insbesondere Kostennachteilen und Gewichtsnachteilen. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Wärmeübertager zu realisieren, welche insbesondere definlertere Eigenschaften aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch das vorgeschlagene Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Löthiifsmlttelresten, wie insbesondere Flussmittelresten, die nach einem vorangehenden Bearbeitungsschritt an einem Werkstück verbleiben, durch die vorgeschlagene Vorrichtung zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens sowie durch das vorgeschlagene Verfahren zur Dimensionierung eines Werkstücks gelöst
Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Löthilfsmittelresten, insbesondere von Flussmittelresten, die nach einem vorangehenden Bearbeitungsschritt an einem Werkstück verbleiben, bei dem das Werkstück mit einem Fluid beaufschlagt wird, derart auszuführen, dass aus der Konzentration an Löthilfsmittel im Fluid auf die nach dem vorangehendem Bearbeitungsschritt am Werkstück verbliebene Menge an Löthilfsmittel geschlossen wird. Es ist also möglich, das Werkstück nach einem, mehreren oder allen zur Fertigstellung des Werkstücks erforderlichen Bearbeitungsschritten gewissermaßen mit dem verwendeten Fluid zu waschen. Anstatt das Fluid nach dem Waschvorgang wiederzu verwerten, zu entsorgen bzw. zu rezyklieren wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren die In dem zum Waschen verwendeten Fluid enthaltene Konzentratton an Löthilfsmittel (insbesondere Flussmittel) gemessen. Mit Hilfe der gemessenen Konzentration {bzw. der gemessenen Konzentrationsänderung) ist es möglich, auf die vor der Fluidbeaufschiagung vorhandene Menge an Löthilfsmittel am und/oder im (fertig) bearbeiteten Werkstück zu schließen. Dazu ist es in aller Regel sinnvoll, die Konzentration von Löthilfsmittel Im Fluid nach jedem einzelnen„gewaschenen" Werkstück zu bestimmen (gegebenenfalls ist auch eine Konzentrationsmessung vor dem„Waschvorgang" sinnvoll und/oder erforderlich). Selbstverständlich kann auch eine Art statistischer Mittelung ge- nutzt weiden, indem eine gewisse Anzahl (beispielsweise drei) Wärmeübertrager unmittelbar hintereinander„gewaschen" werden, und die Konzentrationsmessung beziehungsweise die Messung der Konzentrationsänderung erst nach dieser Mehrzahl von Wärmeübertragern erfolgt (wobei bei der an- schließenden Berechnung die Anzahl der Wärmeübertrager selbstverständlich berücksichtigt wird). Die vorgeschlagene Konzentrationsmessung„pro Werkstück" unterscheidet sich von bisherigen Reinigungsverfahren, bei denen die Konzentration an Löthilfsmittel in einer Waschflüssigkeit gemessen wird. Denn bei den bisherigen Verfahren (siehe beispielsweise JP 04172171 AA oder DE 38 40 098 C1) wird die jeweils gemessene Konzentration an Lö- thilfsmittei lediglich dazu verwendet, um zu bestimmen, ob die Waschflüssig- keit erneuert werden muss, oder noch weiter verwendet werden kann. Eis ist möglich, das Verfahren insbesondere ganz am Ende der Herstel!ungskette des Werkstücks durchzuführen. Gegebenenfalls kann es sich aber auch als vorteilhaft erweisen, das Verfahren bereits vorher, also nach einem Zwischenschritt in der Hersteliungskette des Werkstücks durchzuführen. Die Beaufschlagung des Werkstücks mit dem Fluid kann derart durchgeführt werden, dass die am und/oder im Werkstück verbliebene Menge an Löthilfsmittel im Wesentlichen vollständig entfernt wird. Ebenfalls ist es aber auch möglich, das Verfahren derart durchzuführen, dass ein möglichst genau definierter Anteil an am und/oder im Werkstück verbliebenen Löthilfsmittel vom Fluid aufgenommen wird. Auch in einem derartigen Fall ist es möglich, aus der Konzentration an Löthilfsmittel im Fluid auf die im nach dem voran gehenden Bearbeitungsschritt am Werkstück verbliebene Menge an Löthilfsmit- tei zu schließen. Bei dem Fluid kann es sich selbstverständlich auch um ein beliebiges Gemisch unterschiedlicher Fluide handein. Insbesondere kann es sich um eine Flüssigkeit, ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch und/oder um ein überkritisches Fluid handeln. Das Fluid kann dabei auch eine gewisse Menge an Feststoffpartikeln und/oder Gasen aufweisen. Auch ein Gas-Feststoff- Gemisch ist gegebenenfalls denkbar. Selbstverständlich kann es sich auch bei den Löthilfsmittein um ein Gemisch unterschiedlicher Löthilfsmittel han- dein. Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, dass es insbesondere bei einer Serienproduktion stichprobenartig ausgeführt wird und/oder im Vorfeld zur Planung einer Serienproduktion im Rahmen von Vorserien bzw. Technikumsserien verwendet wird. Anhand der mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens ermittelten Messwerte ist es insbesondere möglich, die für die Bearbeitung des Werkstücks erforderliche Menge an Lo- thiifsmitteln besonders geeignet (insbesondere gerade eben ausreichend) zu wählen. Dadurch ist es insbesondere bei einem späteren Einsaiz des Werkstücks möglich, die Belastung des Werkstücks sowie weiterer, mit dem Werkstück im eingebauten Zustand interagierender weiterer Bauteile zu verringern und/oder die resultierende Belastung beim Design des Werkstücks bzw. der sonstigen Bauteile von vorne herein zu berücksichtigen. Dadurch kann die Haltbarkeit der resultierenden Anlage erhöht bzw. besser an die Lebensdauer der Gesamtaniage angepasst werden. Weiterhin ist es unter Berücksichtigung der mit dem vorgeschlagenen Verfahren ermittelten Werte insbesondere auch möglich, die Menge an eingesetzten Löthilfsmittefn zu verringern, um dadurch Kosten zu sparen und eine unnötige Umweltbelastung zu verringern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das vorgeschlagene Verfahren derart durchgeführt wird, dass hierfür eine definierte Menge an Fluid verwendet wird. Dadurch ist es beispielsweise besonders einfach möglich, von der Konzentration an Löthilfsmittel im Fluid auf die verbliebene Menge an Löthiifsmit- tel am und/oder im Werkstück zu schließen. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, die„Testumgebung" besonders gut an die spätere, reale Einbausituation anzupassen. Wenn es sich bei dem Werkstück beispielsweise um einen Kühimittelkühier für ein Kraftfahrzeug handelt, so kann das Messverfahren insbesondere mit einem Fluidvolumen durchgeführt werden, dass dem Volumen an Kühlmittel im Kraftfahrzeugkühlmittelkreisiauf entspricht. Natürlich ist es ebenso möglich, das Verfahren auch mit wechselnden Fluidmengen durchzuführen, die Menge an Fluid zu bestimmen und die gewonnenen Werte geeignet umzurechnen.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren darüber hinaus, wenn es sich bei dem vorangehenden Bearbeitungsschritt um einen Lötvorgang handelt. In einem solchen Fall können die mit Hilfe des Verfahrens gewonnenen Messwerte als besonders aussagekräftig im Hinblick auf eine Optimierung des Lötverfahrens (insbesondere hinsichtlich der verwendeten Löthilfsmittelmenge) erweisen. Möglich ist es aber auch, das Verfahren zu einem anderen Zeitpunkt durchzuführen, wie insbesondere ganz am Ende des Herstellungsverfahrens des Werkstücks.
Als besonders geeignet erweist sich das Verfahren, wenn es sich bei dem Werkstück zumindest teilweise um eine Wärmeübertragervorrichtung han- delt. Gerade Wärmeübertrager weisen bei heutigen Bauformen (Ftohrkasten- Fjachrohr-Wärmeübertrager mit Weiirippen) eine besonders hohe Anzahl an Lötsteilen auf, wobei es bei einer großen Anzahl dieser Lötstellen zusätzlich darauf ankommt, dass diese fluiddicht ausgeführt sind. Weiterhin weisen diese eine relativ große Anzahl an inneren Hohlräumen auf. Dementspre- chend existiert bei derartigen Wärmeübertragern ein besonders großes Potenzial an Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich des Lötvorgangs sowie der Haltbarkeit des Werkstücks und weiterer, in einem Betriebszustand mit dem Werkstück änteragierender Komponenten auf. Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Werkstück zumindest bereichsweise aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus Buntmetail und/oder aus einer Buntmetalllegierung gefertigt ist. Gerade derartige Materialien erfordern zu deren Bearbeitung, insbesondere zu deren Verlötung und/oder Verschweißung oftmals Löthilfsmittel, damit diese sinnvoll bzw. überhaupt bearbeitet werden können. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass bei der Durchführung des Verfahrens als Fluid eine wässrige Lösung, Wasser und/oder ein Kraftfahrzeug-Kühlmittel verwendet wird. Insbesondere kann es sich um Wasser (speziell entionisier- tes Wasser) handein, welches mit Zuschlagstoffen wie beispielsweise mit einer Säure und/oder einer Lauge versehen wird. Derartige Fluide haben sich in ersten Versuchen als besonders vorteilhaft zur Durchführung des Verfahrens beziehungsweise zur Gewinnung besonders aussagekräftiger Werte erwiesen. Besonders vorteilhafte Ergebnisse wurden dabei bei einem Gemisch aus Wasser (speziell entionisiertem Wasser) und Ameisensäure erzielt, wobei die Konzentration an Ameisensäure bevorzugt einem Intervall entnommen Ist, dessen Ober» bzw. Untergrenze 0 %, 5 %, 10 %, 15 %. 20 %, 25 % und/oder 30 % ist. insbesondere kann es sich bei der Durchführung des Verfahrens als vorteilhaft erweisen, wenn das Fluid neutral, alkalisch und/oder sauer ist. Die Wahl des ph-Werts kann insbesondere im Hinblick auf die spätere Verwendung des Werkstücks und/oder im Hinblick auf spätere, von einem Kunden verlangte Spezifikationen bzw. Testverfahren gewählt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren derart durchgeführt wird, dass das Werkstück lediglich in einem Betriebskontaktbereich mit dem Fluid beaufschlagt wird, in dem das Werkstück in einem normalen Betriebszustand mit einem Fluid, insbesondere mit einer Flüssigkeit, speziell mit einer wässrigen Flüssigkeit, in Kontakt kommt. Um beim Einsatzbespiel eines insbesondere eines Kühlmittelkühlers zu bleiben, wird das Messverfahren derart durchgeführt, dass das Messfluid lediglich durch die Bereiche des Wärmeübertragers geleitet wird, die für die Durchströmung mit Kühlmittel vorgesehen sind. Die Außenbereiche des Wärmeübertragers, die mit Außenluft beaufschlagt werden, werden dagegen nicht mit dem Fluid beaufschlagt. In einem solchen Fall kann die Aussagekraft der mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens gewonnen Werte nochmals erhöht werden. Lediglich der Voll- siändigkeit halber sollte erwähnt werden, dass brauchbare Messergebnisse selbstverständlich auch auf anderem Wege gewonnen werden können, wie beispielsweise dadurch, dass zwei gleichartige Wärmeübertrage gemessen werden, von denen einer vollständig („innen" und„außen") gewaschen wird, der andere dagegen nur "außen" gewaschen wird und die beiden gemessenen Werte zur Ermittlung des schlussendlichen Ergebnisses voneinander subtrahiert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen das Verfahren derart durchzuführen, dass es zumindest zeitweise, vorzugsweise zumindest anfänglich, unter definierten Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Werkstücktemperatur, der Fiuid- temperatur, der Zeitdauer des Messvorgangs, dem Fluiddurchsatz durch das Werkstück, der Zusammensetzung des Fluids, dem Druck und/oder der Zeitdauer der Messung durchgeführt wird. Bei Verwendung derart definierter Bedingungen ist es insbesondere möglich, besonders aussagekräftige und reproduzierbare Messergebnisse gewinnen zu können. Bei ersten Versuchen hat es sich darüber hinaus gezeigt, dass insbesondere die genannten Parameter einen besonders großen Einfluss auf die Aussagekraft der gewonnen Messwerte haben.
Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass es zumindest zettweise und/oder zumindest teilweise als Kreislaufverfahren durchgeführt wird. Insbesondere kann es sich um ein geschlossenes Kreislaufverfahren handeln. Auf diese Weise ist es möglich, die verbliebene Men- ge an Löthilfsmittel besonders gut, insbesondere weitgehend vollständig, zu erfassen, ohne dass eine übermäßige Menge an Fluid erforderlich ist. Darüber hinaus kann sich die Messgenauigkeit des Verfahrens erhöhen, da schlussendlich ein relativ hoher Konzentrationswert im Fluid gemessen wird, was üblicherweise zu geringeren Messungenauigkeiten führt. Darüber hinaus kann der Verbrauch an Fluid verringert werden und beispielsweise die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Energie (insbesondere Heizenergie für das Fluid) verringert werden, was ebenfalls von Vorteil ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass bei dem Verfahren zur Ermittlung von Messwerten Messsensoren verwendet werden und/oder Proben entnommen werden. Messsensoren sind üblicherweise besonders geeignet, um besonders rasch Messwerte erhalten zu können, die in aller Rege! auch ausreichend genau sind. Eine Probenentnahme kann insbesondere dazu verwendet werden, besonders genaue Messwerte zu erhalten bzw. fragwürdige Messwerte zu verifizieren. Darüber hinaus können entnommene Proben aufbewahrt werden, um zu einem späteren Zeitpunkt (beispielsweise bei einem Haftungsproblem) verwendet werden zu können.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei dem Verfahren vor und/oder nach Durchführung einer Messung zumindest ein Reinigungsvorgang durchgefühlt wird. Dadurch kann die Anlage gesäubert werden, sodass beispielsweise Löthilfsmittelreste aus früheren Messungen zuverlässig entfernt werden können, sodass diese nachfolgende Messungen nicht bzw. allenfalls geringfügig beeinflussen. Auch dies kann sich für die Zuverlässigkeit der ermittelten Messwerte als wesentlich erweisen.
Welterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen, die zumindest einen Testanschluss, zumindest eine Pumpeinrichtung und zumindest eine geschlossene Kreislaufeinrichtung aufweist. Insbesondere kann die Vorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass sie das oben beschriebene Verfahren durchführt. Der Testanschluss dient dabei insbesondere der möglichst einfachen und schnellen reversiblen Anordnung des zu prüfenden Werkstücks, wie insbe- sondere eines zu prüfenden Wärmeübertragers in der Vorrichtung. Hierbei können vorzugsweise Verbindungseiemente verwendet werden, die zum gegebenenfalls ohnehin vorhandenen Verbindungsanschluss (zum Beispiel ein Flüssigkeitsflansch) des Werkstücks korrespondieren. Eine derart ausgebildete Vorrichtung weist die bereits vorab beschriebenen Eigenschaften und Vorteile in analoger Weise auf.
Es wird vorgeschlagen, die Vorrichtung vorzugsweise derart auszubilden, dass diese zumindest einen Ausgleichsbehälter, zumindest eine elektronische Steuervorrichtung, zumindest eine Temperiereinrichtung, zumindest eine Sensoreinrichtung, zumindest eine vorzugsweise steuerbare Fluidzu- führmöglichkeit, zumindest eine vorzugsweise steuerbare Fluidentnahme- möglichkeit und/oder zumindest eine Bypasseinrichtung aufweist. Mit Hilfe der elektronischen Steuereinrichtung ist es insbesondere möglich, besonders einfach zu ermittelnde, automatisierte, reproduzierbare und/oder besonders aussagekräftige Messwerte zu erzielen. Mit Hilfe einer Temperiereinrichtung (Heizung und/oder Kühlung) ist es insbesondere möglich, das Fluid auf eine geeignete Temperatur einzustellen. Unter Verwendung zumindest einer Sensoreinrichtung können unterschiedliche Werte erfasst werden, insbesondere die eigentlichen Messwerte, gegebenenfalls aber auch "Hilfswerte" wie die Fluidtemperatur oder dergleichen. Mit Hilfe der Fluidzuführmöglichkeit bzw. der Fluidentnahmemögiichkeit ist es möglich, Proben zu entnehmen, Zuschlagstoffe hinzuzufügen, das Fluid auszutauschen, aufzufüllen und/oder dergleichen. Vorzugsweise können dabei die Fluidzuführmöglichkeit und/oder die Fluidentnahmemögiichkeit extern gesteuert werden, wie insbesondere unter Verwendung der elektronischen Steuervorrichtung. Mit Hilfe eines Ausgleichbehälters ist es insbesondere möglich einen beispielsweise geschlossenen Kreislauf ausreichend befüllt zu lassen, auch wenn (gegebenenfalls mehrmals) Proben entnommen werden bzw. Flüssigkeit und/oder Zuschlagstoffe hinzugefügt werden. Eine Bypasseinrichtung ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil das Fluid vorab konditioniert werden kann (beispielsweise durch Erhitzen oder Abkühlen; wobei das Fluid insbesondere besonders homogen konditioniert werden kann), ohne dass zunächst das zu prüfende Werkstück (der Prüfling) durchströmt wird. Dadurch ist es insbe- sondere möglich, die eigentliche Messung unter besonders gut reproduzierbaren Startbedingungen zu beginnen (Schließen des Bypasses und öffnen des eigentlichen Kreislaufs), wodurch besonders aussagekräftige Messwerte gewonnen werden können.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Dimensionierung eines Werkstücks und/oder eines sonstigen Bauteils vorgeschlagen, bei dem die Auslegung des Werkstücks und/oder des sonstigen Bauteils die Belastung des Werkstücks und/oder des sonstigen Bauteils mit. vom Werkstück stammenden Lö- thilfsmiltefreste, insbesondere die Flussmittelreste, berücksichtig wird, wobei vorzugsweise das vorab beschriebene Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Löthilfsmitteiresten und/oder eine Vorrichtung vom vorab beschriebenen Aufbau verwendet wird. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens können die bereits vorab beschriebenen Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise verwirklicht werden
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : den schematischen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer Testanlage;
Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel für den Ablauf eines Messverfahrens.
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung der Schaltpian eines ersten denkbaren Ausführungsbeispiels für eine Testanlage 1 gezeigt, mit der die Menge des in einem fertig gestellten, zu prüfenden Wärmeübertrager (Prüfling) 3 verbliebenen Flussmittels gemessen werden kann. Der Wärmeübertrager 3 wurde als an sich bekannter Flachrohr-Wärmeübertrager 3 mit seitlichen Rohrkästen, in die die Flachrohre eingesteckt und anschließend mit diesen veriötet werden, gefertigt. Der eigentliche Lötvorgang erfoigt dabei - in ebenfalls bekannter Weise - dadurch, dass die Flachrohre mit einem Lot beschichtet sind und der fertig zusammengesteckte und vorfixierte Wärmeübertrager 3 in einem Durchlaufheizofen erhitzt wird. Um ein akzeptables Lö- tergebnis zu erzielen, wird der fertig zusammengesteckte Wärmeübertrager 3 vor dem Erhitzen mit Hussmittel bestäubt, insbesondere mit einem flouroa- luminathaltigen Flussmittel. Nach dem Abkühlen des Wärmeübertragers 3 verbleibt eine (zunächst unbekannte) Menge an überschüssigem Flussmittel im Inneren des Wärmeübertragers 3, Diese im Wärmeübertager 3 verbliebe- ne Restmenge an Flussmittel soll unter Verwendung der Testanlage 1 ermittelt werden.
Wie man Fig. 1 entnehmen kann, umfasst der Spülkreislauf 2 der Testanlage 1 einen Hauptkreislauf 4, sowie als Nebenkreislauf einen sogenannten ßy- pass 5. Sowohl der Hauptkreislauf 4, als auch der Bypass 5 können über elektrisch ansteuerbare Ventile 6, 7 freigegeben bzw. gesperrt werden. Wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, ist der zu prüfende Wärmeübertrager 3 in den Hauptkreislauf 4 des Spülkreislaufs 2 eingeschleift. Die Verbindung des Wärmeübertragers 3 mit dem Spülkreislauf 2 erfolgt über vorliegend nur schematisch skizzierte, an sich bekannte Standard-Verbindungselemente 8. Der Hauptkreislauf 4 weist darüber hinaus sowohl vor, als auch hinter dem zu prüfenden Wärmeübertrager 3 jeweils ein elektrisches Schaitventil 7 auf, sodass der Wärmeübertrager 3 ausgebaut werden kann, ohne dass der Spülkreislauf 2 notwendigerweise entleert werden muss. Lediglich der Voll- ständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass der Wärmeübertrager 3 kein Bauteil der Testanlage 1 ist, sondern jeweils nur zur Durchführung einer Messung in die Testanlage 1 eingebaut wird.
In den Spülkreislauf 2 der Testanlage 1 ist weiterhin ein Ausgleichsbehälter 9, eine elektrische Pumpe 11, eine Heizvorrichtung 12 (beispielsweise eine elektrische Heizung oder ein Wärmetauscher), sowie ein Durchflussmesser 13 mit einem dazugehörigen Durchflussmesssensor 14 eingeschleift. Weiterhin ist der Spülkreislauf 2 mit einem Temperaturmesssensor 15, einem Probenentnahmeveniii 16. sowie zwei Ab!assventilen 17 versehen. Das Pro- benentnahmeventil 16 sowie die beiden Ablassventiie 17 sind - analog zur den Schaltventilen 6, 7 - als elektrisch ansteuerbare Ventiie ausgeführt und können beispielsweise über eine (vorliegend nicht dargestellte) elektronische Steuerschaltung angesteuert werden. Die Messwerte des Durchflussmess- sensors 16 sowie des Temperaiurmesssensors 15 werden beim vorliegend in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls in elektronischer Form ausgegeben, und können beispielsweise von der elektronischen Steuerschaltung verarbeitet werden. Darüber hinaus ist der Ausgleichsbehälter 9 mit einem Belüftungsventil 10 versehen, weiches ebenfalls elektrisch ansteuerbar ist (wie beispielsweise durch die elektronische Sleuerschaltung). Auch die Pumpleistung der elektrischen Pumpe 11, sowie die Heizleistung der Heizvorrichtung 12 können von der elektronischen Steuerschaltung geregelt werden.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Messablauf ist aus dem in Fig. 2 dargestellten Ablaufdiagramm 18 ersichtlich. Zu allererst wird die Testanlage 1 (sofern noch nicht erfolgt) initialisiert 19. Dazu wird der Spülkreislauf 2 der Test- aniage 1 (genauer: der Spülkreislauf 2 mit dem Bypass 5 unter Umgehung des Hauptkreislaufs 4 bzw. des zu prüfenden Wärmeübertragers 3) mit dem Prüffluid befüllt. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Prüffluid um eine 10-prozentige wässrige Ameisensäurelösung mit vorliegend 12 Litern Volumen. Zur Darstellung der 10-prozentigen Ameisensäurelösung werden 10,8 Liter entionisiertes Wasser mit 1 ,2 Liter Ameisensäure (98 bis 100 % reinst) vermischt. Nach der Initialisierung des Spülkreislaufs 2 wird der zu überprüfende Wärmeübertrager 3 in den Hauptkreislauf der Testanlage 1 eingebaut 20, indem die Verbindungselemente 8 mit dem Wärmeübertrager 3 verbunden werden (Verfahrensschritt 20). Nach dem Einbau 20 des Wärmeübertragers 3 beginnt die Konditionierung 21 des Spülkreislaufs 2. Dazu wird die wässrige Ameisensäurelösung im geschlossenen Kreislauf aus Spülkreislauf 2 und Bypass 5 (Hauptkreislauf 4 wird umgangen) durch eine geeignet angesteuerte elektrische Pumpe 11 umgewälzt. Der im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel gewählte Volumenstrom beträgt dabei etwa 300 Liter pro Stunde (vergleiche Tabelle 1). Gleichzeitig wird das Prüffluid mit Hilfe der Heizvorrichtung 12 auf eine Temperatur von 85° Celsius erhitzt. Die Konditionierungsphase 21 dauert im vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 1 Stunde.
Es wird darauf hingewiesen, dass Initialisierung 19, Einbau 20 des Wärmeübertragers 3 und Konditionierung 21 auch in abweichender Reihenfolge erfolgen können. Insbesondere ist es möglich, die Konditionierung 21 schon vor dem Einbau 20 des Wärmeübertragers 3 zu starten bzw. die Initialisierung 19 der Testanlage 1 erst nach dem Einbau 20 des Wärmeübertragers 3 durchzuführen.
Nach Ablauf der Konditionierungsphase 21 wird zunächst eine Blindprobe entnommen 22, um diese anschließend analysieren zu können. Vorliegend werden 0,5 Liter der Ameisensäurelösung entnommen, sodass für das weitere Verfahren 11,5 Liter Ameisensäurelösung im Spülkreislauf 2 verbleiben. Die Entnahme 22 der Blindprobe bieibt dank des Ausgleichsbehälters 9 für die Testanlage 1 ohne Bedeutung. Um die Entnahme 22 der Biindprobe über das Probenentnahmeventil 16 zu erleichtern wird gleichzeitig das Belüftungsventil 10 geöffnet.
Nunmehr beginnt der eigentliche Spülvorgang 23, bei dem das Spülfluid durch den zu testenden Wärmeübertrager 3 geleitet wird. Dazu wird der Bypass 5 durch Schließen des Schaltventils 6 geschlossen, während der Hauptkanal 4 durch Öffnen der beiden Schaitventile 7 geöffnet wird. Da der zu prüfende Wärmeübertrager 3 anfänglich nicht mit Spülfluid gefüllt ist be- findet sich zunächst Luft im System. Üm diese Luft möglichst schnell aus dem Spülkreislauf 2 zu entfernen (hierzu dient ebenfalls der Ausgleichsbehälter 9) wird die an die elektrische Pumpe 11 angelegte elektrische Spannung für kurze Zeit erhöht und der Volumenstrom durch den Wärmeübertrager 3 auf beispielsweise 1400 Liter pro Stunde erhöht. Nach dieser Anlaufphase wird die elektrische Pumpe 11 mit einer geeigneten, niedrigen Spannung angesteuert, sodass sich der für den jeweils zu prüfenden Wärmeübertrager 3 vorgesehene, aus Tabelle 2 ersichtliche Volumenstrom ergibt. Parallel dazu wird das Belüftungsventil 10 des Ausgleichsbehälters 9 geschlossen.
Der Spülvorgang 23 des Wärmeübertragers 3 erfolgt im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel über vier Stunden hinweg (vergleiche Tabelle 1). Nach Ablauf der vier Stunden Spülzeit 23 wird der Spülkreislauf 2 durch Ausschalten der elektrischen Pumpe 11 abgeschaltet. Anschließend wird das Belüftungsventii 10 des Ausgleichsbehälters 9 geöffnet und über das Probenentnahmeventil 16 die eigentliche Analysenprobe entnommen 24. Da im Probenentnahmeventil 16 Flüssigkeit steht, werden sicherheitshalber zunächst ca. 2 Liter des Spülfluids abgelassen bevor die Analysenprobe gezogen wird (analog zur Blindprobe ca. 0,5 Liter). Im Anschluss danach wird der Spülkreislauf 2 der Testanlage 1 über die Ablassventile 17 vollständig entleert 25.
Nach der Entleerung 25 des Spülkreislaufs 2 wird der Spülkreislauf 2 gereinigt 26. Dazu wird beispielsweise nach dem Abiassen 25 des Spülfluids der Spülkreislauf 2 zweimal für ca. fünf Minuten mit Leitungswasser gefüllt und gespült. Anschließend reinigt man den Spülkreislauf 2 nochmals zweimal mit einer Salzsäurelösung, die aus ca. 11,5 Liter Leitungswasser und ca. 0,6 Liter 32-prozentiger Salzsäure hergestellt wird. Mit der Salzsäurelösung wird solange gespült bis bei eingeschalteter Hetzvorrichtung 12 eine Temperatur von ca. 50° Celsius erreicht wird. Nach diesen beiden Reinigungsschritten spült man den Spülkreislauf 2 erneut mit Leitungswasser bis der gemessene ph-Wert der im Spülkreislauf 2 vorhandenen Flüssigkeit im Wesentlichen der Leitungswasserqualität entspricht. Diese Messung kann beispielsweise mit Hilfe eines ph-Meters erfolgen, das in den Spülkreislauf 2 eingebaut ist. Üblicherweise muss der letztmalige Reinigungsschritt etwa 3 bis 4 Mal für jeweils ca. fünf Minuten durchgeführt werden.
Nach jedem Reinigungsschritt müssen alle Ventile 10, 16, 17 geöffnet werden, da nur so die komplette Lösung abgelassen werden kann.
Das eigentliche Analysenergebnis erhält man durch Analyse der Blindprobe (in Schritt 22 gezogen), Analyse der Analysenprobe (in Schritt 24 gezogen) und deren anschließenden Vergleich. Insbesondere kann man die beiden Proben auf ihren Kaliumgehalt gemäß DIN IS09964-3 analysieren.
Die Berechnung der gelösten Flussmitteirestmenge kann unter Verwendung folgender Formel erfolgen:
FRW = (([K+]Ap● 11 ,5 I - [K+]BP● 12,0 f)● 100% / K+ FR%) · C
Wobei FRW der Gehalt an Flussmittelresten im zu prüfenden Wärmeübertrager 3 in mg, [K+]AP den Kaliumgehalt in der Analysenprobe in mg/l, [K+]BP den Kaliumgehalt in der Blindprobe in mg/l, K+ FR% den prozentualen Kaliumanteil im verwendeten Flussmittel, sowie C einen für jedes Flussmittel spezifischen Korrekturfaktor bezeichnet.
Bezugszeichenliste
1. Testanlage
2. Spülkreislauf
3. Wärmeübertrager
4. Hauptkreislauf
5. Bypass
6. Schaltventil
7, Schaltventil
8, Verbindungselement
9. Ausgleichsbehälter
10. Belüftungsventil
11. elektrische Pumpe
12. Heizvorrichtung
13. Durchflussmesser
14. Durchflussmesssensor
15. Temperaturmesssensor
16. Probenentnahmeventil
17. Ablassventil
18. Ablaufdiagramm
19. Initialisierung
20. Einbau des Wärmeübertragers
21. Konditionierung
22. Blindprobenentnahme
23. Spülvorgang
24. Analysenprobeentnahme
25. Fiuidablass
26. Reinigung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren (18) zur quantitativen Bestimmung von Löthilfsmitteiresten, insbesondere von Flussmitteiresten, die nach einem vorangehenden Bearbeitungsschritt an einem Werkstück (3) verbleiben, bei dem das Werkstück (3) mit einem Fluid beaufschlagt (23) wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Konzentration an Löthilfsmittel im Fluid (22, 24) auf die nach dem vorangehenden Bearbeitungsschritt am Werkstück (3) verbliebene Menge an Löthilfsmittel geschlossen wird. Verfahren (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung des Verfahrens (18) eine definierte Menge an Fluid verwendet wird, Verfahren (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem vorangehenden Bearbeitungsschritt um einen Lötvorgang handelt. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Werkstück (3) zumindest teilweise um eine Wärmeübertragervorrichtung (3) handelt. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) zumindest bereichsweise aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus Buntmetall und/oder aus einer Buntmetalllegierung gefertigt ist Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid eine wässrige Lösung, Wasser und/oder ein Kraftfahrzeug-Kühlmittel verwendet wird. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid neutral, alkalisch und/oder sauer ist. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück lediglich in einem Betriebskon- taktbereich mit dem Fluid beaufschlagt wird, in dem das Werkstück in einem normalen Betriebszustand mit einem Fluid, insbesondere mit einer Flüssigkeit, speziell mit einer wässrigen Flüssigkeit, in Kontakt kommt. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zeitweise, vorzugsweise zumindest anfänglich, unter definierten Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Werkstücktemperatur, der Fluidtemperatur (15), der Zeitdauer des Messevorgangs, dem Fluiddurchsatz (13, 14) durch das Werkstück (3), der Zusammensetzung des Fluids, dem Druck und/oder der Zeitdauer der Messung (23) durchgeführt wird. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise als vorzugsweise geschlossenes Kreislaufverfahren (2) durchgeführt wird. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung von Messwerten Messsensoren (14, 15) verwendet werden und/oder Proben entnommen (16) werden. Verfahren (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach Durchführung einer Messung zumindest ein Reinigungsvorgang (26) durchgeführt wird. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch zumindest einen Test- anschluss (8), zumindest eine Pumpeinrichtung (11) und zumindest eine geschlossene Kreislaufeinrichtung (2, 4). Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zumindest einen Ausgleichbehälter (9), zumindest eine elektronische Steuervorrichtung, zumindest eine Temperiereinrichtung (12), zumindest eine Sensoreinrichtung (14, 15), zumindest eine vorzugsweise steuerbare Fluidzuführmöglichkeit, zumindest eine vorzugsweise steuerbare Flui- dentnahmemöglichkeit (16, 17) und/oder zumindest eine Bypassein- richtung (5). Verfahren zur Dimensionierung eines Werkstücks (3) und/oder eines sonstigen Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auslegung des Werkstücks (3) und/oder des sonstigen Bauteils die Belastung des Werkstücks (3) und/oder des sonstigen Bauteils die vom Werkstück stammenden Löthilfsmittelreste, insbesondere die Flussmittel- reste, berücksichtigt werden, wobei vorzugsweise ein Verfahren (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder eine Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14 verwendet wird.
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