具有内部焊料层的铝复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种由至少两种不同的侣合金组成的=层的能够焊接的侣复合材料， 其中=层的内层为由侣焊料合金组成的侣焊料层，其他层成型为覆盖层并且由至少一种其 他的侣合金组成，其中至少一种其他的侣合金具有高于侣焊料合金的液相溫度的固相溫 度。此外本发明还设及一种焊接结构。
[0002] 另外，本发明还设及一种包括=层的侣复合材料的侣复合材料，该材料具有由侣 焊料合金组成的内部侣焊料层和两个由至少一种其他的侣合金组成的覆盖层，其中至少一 种其他的侣合金具有高于侣焊料合金的液相溫度的固相溫度，该材料还具有在覆盖层上设 置的一个或多个防腐层和/或设置在覆盖层一侧或两侧的侣焊料合金层。
【背景技术】
[0003] 现有技术中早已知道能够焊接的侣复合材料。用于焊接技术的侣复合材料通常在 表面上具有在焊接过程中烙化的侣焊料层，运样具有侣焊料层的部件通过焊接接头与连接 对象相连。侣复合材料的其余的层并不烙化。相应的连接过程发生在通常具有例如用于固 定薄片或者液体引导管的多个焊接点的热交换器的制造过程中。为了焊接热交换器，迄今 使用设有外面的侣焊料层的板材。然而由于侣焊料的过量，特别在设置为I形的焊接接头 上出现问题。由于娃的局部过剩，连接对象的液相溫度局部地剧烈下降，运样会在该区域内 发生"烧穿"或者部件的壁厚的降低。娃过剩的危险例如发生在主分配器的I形焊接接头 上和对应的液体引导管上。即使在焊接过程中不发生待焊接的管道的"烧穿"，也会产生具 有壁厚减小的区域或者出现所谓的"液膜迁移"效应。液膜迁移效应中，由于娃在复合材料 中扩散导致表面上出现局部的结构缺陷。已焊接的部件的该区域出现例如焊接的热交换器 的寿命问题。使用的复合材料的通常使用的外部侣层是在焊接过程中烙化而后再次凝固的 侣焊料层。因此由于侣焊料层的流动特性，在热交换器的其他部件上还会产生关于凝固的、 不规则的侣焊料层表面的切口效应的机械问题。热交换器随后的涂覆由于已烙化并且再次 凝固的外层也会出现问题。此外缺点还在于，氧化侣层覆盖位于外部的侣焊料层，氧化侣层 在制造焊接接头时会导致焊接点由侣焊料浸润的问题。因此必须使用更多助焊剂W保证焊 接接头的质量。公开的美国专利申请US2003/0099856A1中已知例如一种一共由五个层组 成的能焊接的侣复合材料，其中设置一个由两个外部侣焊料层包裹的位于内部的侣忍合金 层，另外将薄的侣层涂覆于两个外部侣焊料层上。薄的侣层应该设置用于使侣焊料不氧化， 从而可W不使用助焊剂。然而已知的侣复合材料的层结构相对复杂，因为必须提供总共至 少五个侣合金层。但是外部的非常薄的覆盖层在焊接过程中烙化，运样由于表面烙化而没 有解决上述问题。特别是在侣焊料层上提供非常薄的覆盖层对于生产工艺要求很高，因此 在制造中成本较高。美国专利US4825941中已知一种具有主分配器的热交换器的制造，主 分配器通过I形焊接接头与引导液体的扁管焊接。
【发明内容】
[0004] 从现有技术出发，本发明的目的在于提供一种能够焊接的侣复合材料，该材料构 成简单、具有用于制造I形焊接接头的良好的焊接性能、明显降低焊接的部件的"烧穿"的 危险W及提供了足够的机械性能。除此W外，还应当提出一种焊接结构。
[0005] 根据本发明的第一教导，指出的目的通过侣复合材料运样实现，即单个覆盖层具 有超过侣焊料层厚度的至少1. 5倍，优选至少5倍的厚度。
[0006] 需要指出，具有位于内部的侣焊料层和两个覆盖层的简单的、=层的侣复合材料， 其中覆盖层具有侣焊料层的1. 5倍或更大的厚度，运种侣复合材料不仅允许完美的焊接结 果，而且显著降低了烧穿的危险。此外，运种能够焊接的侣复合材料提供一个社制的侣表面 作为外表面，侣表面在焊接后不具有表面不平的问题W及由此导致的与其他部件的切口效 应的问题。当倍数为5或者更多时，侣复合材料的强度受其覆盖层影响更大。可W考虑将 根据本发明的侣复合材料只构成为=层。根据用途，还可W补充其他外层，W确保对侣复合 材料设置牺牲阳极层或其他焊料层的特定要求。侣复合材料的覆盖层为侣复合材料的机械 性能做出主要贡献，而不受侣复合材料内部的焊料层的烙化影响。当然可W考虑，覆盖层由 不同的侣合金组成。
[0007]代替仅=层的侣复合材料，本发明的目的还通过一种侣复合材料实现，该材料首 先具有带有内部焊料层的相应的=层的结构，单个覆盖层具有超过侣焊料层厚度的至少 1. 5倍，优选至少5倍的厚度并且设置其他成型为牺牲阳极层、防腐层或外部焊料层的外 层。 阳00引覆盖层的厚度优选为侣复合材料总厚度的10%到49%，优选15% -47. 5%。由此 确保了，如已经阐述的，覆盖层对侣复合材料的机械性能的影响特别大并且还可W保证在 焊接过程中高的形状稳定性。
[0009] 侣焊料层的厚度优选为至少25ym，优选至少50ym，由此改善了用于提供完美的 例如I形的焊接接头的工艺可靠性。
[0010] 根据各种用途，单个覆盖层可W由AAlxxx、AA3XXX、AA5XXX、AA6XXX或AA7XXX型 的侣合金组成，其中覆盖层要么由同一种侣合金要么由不同的侣合金构成。覆盖层的厚度 不必相同，而是可W取决于使用情况进行特定的选择。可W考虑例如，覆盖层由AA3003或 AA3005型的侣合金组成。
[0011] 通常为侣焊料层选择AA4XXX型的侣合金，其中侣焊料层由Si含量为6重量％到 13重量％的4151侣合金组成。运种侣焊料合金用于提供侣焊料包覆，因为其具有明显低于 用于覆盖层的侣合金的固相溫度的液相溫度。
[0012] 根据另一设计的侣复合材料的总厚度优选为0. 2mm到1. 5mm或大于1. 5mm到5mm。 0. 2mm至Ij1. 5mm的侣复合材料尽管具有良好的可焊性但是并不显著影响焊接结构的总强 度。反之，总厚度大于1.5mm到5mm的侣复合材料可W形成例如接受负载的结构。侣复合 材料的优选的厚度范围为0. 3mm到1. 0mm。该范围构成了具有小的壁厚的热交换器的部分 的优选厚度范围。
[0013] 根据侣复合材料的另一设计方案，通过社制复合或同时铸造制造侣复合材料。在 社制复合过程中，包覆材料和覆盖层堆叠成社制钢巧并且接着热社，其中产生单个侣合金 层之间平面的、材料配合的连接。另一种制造侣复合材料的方法是同时铸造单个侣复合材 料层。与社制复合不同，此处将不同的侣合金的烙融的烙体同时诱铸成一个带材。社制复 合制造的侣复合材料与通过同时铸造制造的侣复合材料不同在于，多个覆盖层例如和侣焊 料层之间存在离散的层过渡。而在同时铸造中由于高溫不可避免地在单个参与层之间产生 明显的浓度梯度。
[0014] 根据本发明的侣复合材料的另一设计方案，覆盖层由具有Mg含量少于0. 25重 量％优选少于0. 1重量％的侣合金组成。侣合金的覆盖层中降低Mg含量的作用在于，在使 用助焊剂的焊接过程中，焊接过程不受覆盖层的合金组分影响。特别是改善了对于成本更 低的CAB焊接方法的适应性。
[0015] 根据本发明的另一教导，上面指出的目的通过包括至少一个至少部分地由根据本 发明的侣复合材料组成的第一部件的焊接结构来实现，其中第一部件与至少一个第二部件 通过焊接接头连接。如之前已经阐述的，因为通过覆盖层使得侣焊料层在焊接过程中不会 再氧化，侣复合材料非常适合用于提供焊接。除此W外，覆盖层有助于第一部件的机械强度 并且同时防止了焊接时由于侣焊料的过度供应发生第二部件的"烧穿"。
[0016] 该结构优选具有至少一个成型为I形的焊接接头，因为运里根据本发明的侣复合 材料在成型为I形的焊接接头的焊接时由于位于内部的侣焊料层得到特别良好的焊接结 果。
[0017] 根据焊接结构的另一设计方案，焊接结构为热交换器或者热交换器的一部分。例 如优选存在设置为用于容纳引导冷却液的扁管或管的热交换器的主分配器，主分配器通过 I形焊接接头与运些管道连接。另一优选的实施方式是由侣合金板材组成的折叠管，折叠管 例如弯曲和焊接为B形横截面。折叠管因此同样总是具有至少一个I形焊接接头。
【附图说明】
[0018] 接下来借助实施例结合附图详细阐述本发明，附图中示出了：
[0019] 附图1W截面示意图示出了侣复合材料的第一实施例，
[0020] 附图2W截面示意图示出了焊接结构的第一实施例的焊接，
[0021] 附图3W立体示意图示出了热交换器形式的焊接结构的另一实施例，
[0022] 附图4W截面示意图示出了折叠管形式的焊接结构的另一实施例，
[0023] 附图5a)，b) W立体示意图示出了复合材料的两个其他的实施例。
【具体实施方式】
[0024] 附图1中