专利名称：壁接触区域附近施加焊剂的热交换折叠管钎焊法及所得管子的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换器领域，尤其涉及机动车。
技术背景本发明具体涉及热交换器折叠管的钎焊方法，包括以下操作在接触区 域使第一管体部分与第二管体部分的接触面接触；以及在该接触区域，利用 钎焊焊料和钎焊焊剂钎焊第一管体部分和第二管体部分。这样的钎焊方法特别适合于呈"B"形截面形状并限定出两个平行的流 体循环通道的热交换管的制造，但是，这个钎焊方法还可以用于其他一种或 者几种金属带形管的制造。在这种众所周知的钎焊方法里，在进行钎焊操作过程中，第一管体部分 和第二管体部分保持接触，通常的做法是使它们穿过钎焊炉。为此，通常将 多个管子利用波浪形的焊接间隔件或其它类型的热交换片来装配在一起，形 成一束。使用钎焊焊料来进行钎焊，所述钎焊焊料通常是用于形成管子的金属带 的至少一个面上的镀层形式的。该镀层为易熔化合物，其熔化温度低于被钎 焊在一起的部件结构的熔化温度。另夕卜，应该使用钎焊焊剂来进行钎焊，所述钎焊焊剂在钎焊操作时熔化， 其主要作用是溶解所装配的表面上自然形成的氧化层。该钎焊焊剂还可以浸 润要被钎焊的部分，从而使得钎焊焊料能够在接触面上铺开，甚至扩散到要 被焊接的部分的芯部。直到目前为止，在钎焊操作前，在第一管体部分和第二管体部分之间的 接触区域施加钎焊焊剂。换句话说，在会发生接触的区域中在第二管体部分 的4妻触表面上施加该焊剂。现在越来越通行在控制气氛下，也就是在氮气下，来进行这种钎焊，这 种气氛能够改善被装配部分的钎焊能力。这就是所谓的Nocolok⑧方法。已知存在各种上述类型的钎焊方法。因此，US6119341专利建议在金属带的内表面上施加液体钎焊焊剂，然 后在钎焊操作之前使该钎焊焊剂变干。US6412174专利描述了一种方法，其在成型过程中，仅仅在钎焊区域上 的折叠管内部施加焊剂熔液。US2003/145465专利申请中描述了另外的一种方法，该方法将焊剂施加 到B形横截面的折叠管的内表面上。根据这种方法中，在管子的成形过程中 在要被^纟f焊的区域上施加熔液形式的焊剂。所有的这些方法都是以熔液或悬浮液的形式，或者以膏体的形式，在要 成为钎焊区域的接触区域中施加钎焊焊剂。这些解决办法都有一定的缺陷。首先，在要被钎焊的区域上沉积钎焊焊剂将形成可能产生额外厚度的涂 层，特别是在所述焊剂是膏体形式时。当管子被堆放在一起形成热交换器管 束时，管子各自的额外厚度结合从而造成尺寸增大。当管子数量很大时，这 一影响也就增大。由于钎焊焊剂在不同管子之间造成额外的厚度，所以上述方法会在装配 管束过程中在插入翅片方面存在问题。相反地，为了补偿这个额外的厚度而 形成的管子之间的空间尺寸可能造成管子/焊接间隔件连接的不良钎焊。此外，由于钎焊焊剂涂层的厚度，这些已知办法还可能引起钎焊焊剂的 过多消耗。另外，这些方法不能在要被钎焊的区域上正确地施加焊剂。它们不能实 现精确的施加，并且经常不能在向下生产折叠管时施加钎焊焊剂。 这些方法不能实现可再现性，导致折叠管的形状可靠性不足。发明内容本发明的目的就是为了克服上述的缺陷。为此，本发明提出了一种上述类型的钎焊方法，其中钎焊焊剂在受控条 件下预先施加到距接触区域近距离处的第二管体部分的接触表面上。因此，与其中钎焊焊剂施加在发生接触的实际区域的已知方法不同，本 发明的方法将钎焊焊剂施加在距该区域一较短距离处，所以也就是施加在该 区域之外。惊奇地发现，钎焊焊剂仍然发挥了其通常的作用，即使其没有位于接触的区域，也就是没有位于钎焊区域。没有将此与任何特定的理论相联系，看起来，在钎焊操作中被熔化的钎 焊焊剂迁移至要被钎焊的部分的接触区域中，这使得它可以溶解氧化层并浸 润要被钎焊的部分。当然，这假设了形成涂层的钎焊焊剂与接触区域之间的距离很小，从而 受到控制。所述距离优选在0到6mm之间。所述钎焊焊剂可以施加在接触区域的一侧或接触区域的两侧上。 在任一种情况下，钎焊焊剂优选以宽度(L)在0.5到3mm之间的条带 形式,皮施加。本发明种，所述钎焊焊剂优选以膏体形式被施加，例如利用施加辊来施加。所述钎焊焊剂根据受控的密度，即以每单位面积的受控量，来施加。 在一个优选实施例中，所述钎焊焊剂是用于受控气氛下的钎焊的焊剂，并且所述密度为2到120 g/m2。在一个优选实施例中，所述第一管体部分是金属带的折叠端部，而所述第二管体部分是金属带的内表面。所述管子优选制造成具有两个循环通道的B形横截面的管子形状。 本发明非常适用于由至少一个金属带支承的管子，所述金属带优选是铝的。所述钎焊焊料优选是施加在金属带的两侧中的一侧和/或另 一侧上的镀层。然而，在本发明的一个可替代实施例中，钎焊焊料和钎焊焊剂可以以混 合物的形式结合施加。这带来以下优点，即，替代前述的钎焊焊剂，可以施加同时用作钎焊焊 料和钎焊焊剂的混合物，使得可以免去管子表面上的镀层。在本发明的一个优选实施例中，钎焊在受控的基于氮气的气氛中进行。 在另一个实施例中，本发明涉及可以通过实施根据权利要求1到13中 之一的方法而获得的热交换器管。所述热交换器管优选由单个金属带制成，并具有大致B形的横截面。 当然，本发明还可以适用于由一个或多个金属带制成的其它类型的折叠管的生产。
以下参照附图给出示例性说明，所述附图中图1是根据本发明的方法的具有普通B形橫截面的热交换器管在折叠之 后、钎焊之前的横断面图；图2是图1所示管子的放大局部视图；图3是可替代实施例中的类似于图2的视图；图4是另一可替代实施例中的类似于图2的视图；图5是根据发明示出管子内表面的图；以及图6是作为温度的函数的膏状钎焊焊剂粘度变化的图表。
具体实施方式
首先参考图1,其示出折叠成形的、钎焊之前的热交换器管IO的截面图。 管子10由金属带来制成，优选是铝质的，具有两个大致平行的面12和14， 它们通过两个小的面16和18 4妄合，具有U形截面。管子包括通过折叠带的第 一边缘区域得到的第 一部分20,该部分接触第 二管体部分22的接触表面。这种情况下，该第二管体部分形成在大的面12 的内表面上。该部分22在图1以及图2的放大视图中看是方向朝下的。带的另一边缘区域24被折叠，并靠在带的部分26处，从而接合形成分 隔部28,这使得可以限定出两个平行的流体循环通道30。这样的管子的横 截面的总体形状本身是已知的。应该注意，第一管体部分20形成在接触区 域Z (图2)处，从而该区域构成钎焊区域。这样的管子的钎焊通常需要使用钎焊焊料和钎焊焊剂来进行。钎焊焊料 通常利用施加在带的内表面和/或外表面上的镀层来形成。这种情况下，该镀 层优选施加在带的内表面上，也就是施加在第二管体部分22上。如前所述，可以同时施加钎焊焊剂来改善钎焊方法。如图l所示以及图 2的放大视图中更清楚显示的，本发明的方法包括首先在受控的条件下，在 离接触区域Z较近距离D处，于第二管体部分22的接触表面上施加钎焊焊 剂22。所述距离D是受控的，并且优选在0到6mm。换句话说，也就是与 钎焊区域垂直的地方不使用助熔剂，但是可以在其附近的地方使用，例如在第二管体部分22上，与隔板28相对的地方，上述所说的隔板的一边和/或另 一边。在图1和图2所示的示例中，钎焊焊剂32被施加在接触区域Z的一侧 上，在这里为右手侧上。钎焊焊剂以宽度L在0.5和3mm之间的狭窄条带 形式施加。在本发明的优选实施例中，钎焊焊剂为膏体形式，并在受控条件下施加。 令人惊奇的是，在于温度高至足以熔化钎焊焊料的炉内进行钎焊的过程中， 所述钎焊焊剂迁移到接触区域中，并发挥了它通常的作用。因此，钎焊焊剂一旦熔化了就溶解自然形成在要被装配的部分的表面上 的氧化层。另外，该焊剂浸润要被钎焊的部分，从而使得钎焊焊料可以在接 触表面上扩散。此外，将管体部分20和22朝向彼此推压的接触压力也有助 于熔融钎焊焊剂的这种迁移。由于钎焊焊剂32施加在接触区域Z以外的地方，所以它不会造成增加 管子宽度(即面12和14之间的距离)的额外厚度。这在通过弹词操作钎焊包括大量管子和置于相邻管子之间的翅片或波 浪形焊接间隔件的管束时尤为重要。通过不在管子的接触区域形成额外的厚度，可以重复工艺，获得具有可 再现尺寸的管子，从而获得具有可再现尺寸的热交换束。图3示出另 一可替代的实施例，其中钎焊焊剂32施加在接触区域Z的 另一侧上，即所示示例中的左手侧上。图4示出另一可替代的实施例，其中，钎焊焊剂32以两个各自平行的 条带的形式施加在接触区域Z的两侧上。本发明的方法优选在受控气氛，特别是氮气气氛中进行，采用所谓 Nocolol^方法。这种情况下，比较有利的是使用包括已知的用于Nocolok方 法的钎焊焊剂的膏状混合物，该混合物可以带有粘接剂和增稠剂。在本发明中，以受控的密度，即受控的量，来施加钎焊焊剂，所述密度 通常在2到120g/m"之间。距离D越大，焊剂的密度必须越大。这样，例如， 如果在与区域Z相距6mm处施加膏状焊剂，则必须增大涂层的宽度(施加 密度20 g/m2时宽度3mm )，或者提高钎焊焊剂的施加密度(施加密度120 g/m2 时宽度0.5mm)。优选使用施加辊在生产工作台上连续地施加钎焊焊剂。从而，将钎坪焊剂施加在从巻轴上连续展开的未脱脂金属片上。然后在生产工作台上折叠 带，以使之形成期望的橫截面，然后切成构成各个管子的区段。这样获得的 管子然后利用翅片，例如波浪形的焊接间隔件，被形成为一束，通过使所述 的束穿过钎焊炉可以在 一 次操作中完成对所述的束钎焊。例如，我们使用膏体配方，其具有以下所示重量比成份45% ( ± 1% )的Nocolok⑧焊料；10% ( ±0.5%)的N-曱基陽2-吡咯烷酮；10% ( ±0.5%)的2-丁氧基乙醇；35% ( ± 1%)的去矿物质水。在前面描述的管子例子中，钎焊焊剂涂层施加在距区域Z 2到2.5mm的 距离D处，具有宽度L为1.5mm的条带形式。膏体形式的钎焊焊剂通过利 用辊子涂敷而施加在一油性表面上。该示例中，钎焊焊剂的施加密度为49 g/m2。图5示出作为温度以及膏状混合物搅拌速度的函数的膏状混合物粘度变 化。图5示出表示不同平均搅拌值下作为温度(。C )的函数的粘度变化的不 同曲线d到C5，所述粘度以厘泊(cP)为单位，所迷不同平均搅拌值为3 转/分钟(曲线图Cl )、 6转/分钟(曲线图C2 )、 12转/分钟(曲线图C3 )、 30转/分钟(曲线图C4 )及100转/分钟(曲线图C5 )。搅拌速度越快，粘度 就越低。在15。C下，粘度范围大约从2000到15000 cP,而在55。C下，粘度 范围大约从1000到8000 cP。因此可以在钎焊前控制将施加在管子上的膏状 混合物的粘度。对通过本发明的方法得到的热交换管做了各种测试，可以发现这些管子 相比通过已知方法获得的管子具有在热交换管子上进行了各种试验才得到了本发明方法，它证实了这些管 子具有与以常见方法得到的管子(即其中钎焊焊剂施加在要被钎焊的部分的 接触区域上的管子)相当的抗裂强度。图6图解示出了才艮据本发明的一个管体部分，其中示出包括接触区域Z 和钎焊焊剂区域32的面12的内侧。管子的内部宽度一般为27mm或更大。 其被象征性地分为图中从左向右的八个平行条带形式的区域R,到R8。钎焊 焊剂施加在区域R4的一部分上，第二管体部分22的位置用区域R4和R5之 间的混合线示出。在靠近钎焊焊剂位置的区域R4和Rs中，宏观分析显示存在焊剂。在R4区域中我们确实发现了显示存在焊剂的很多镀层和翅片。在位于 区域R4各侧的区域R3和Rs中，分析显示翅片和少量镀层仍然显示存在焊剂。相反，在其它区域Ri和R2 (左手侧)和R6、 R7、 R8 (右手侧)，没有发现显示存在焊剂的翅片的痕迹。观察显示，施加在区域z中的焊剂在该区域的各侧上在有限的范围内迁移，因此能够实现其通常的作用。如上所述，可以以混合物的形式结合施加钎焊焊料和钎焊焊剂，从而可 以免去镀层。如果要被钎焊的管子由铝制成，则这种混合物应包括硅化合物，使得在 钎焊过程中可以与构件的铝产生共晶产物。这种情况下，在要被钎焊的点附 近施加混合物使得不需要涂覆要被钎焊的整个表面。该混合物优选从以下可能的选项中选择---种被称为"Silflux，，的混合物，它含有重量百分比33%的硅粉、Nocolok 100焊剂和66%的粘接剂，使用量为每平方米表面上3到6克的硅；---种AlSil2化合物，它含有Nocolok⑧焊剂和类似于AlSil2共晶体的化合物，使用量为每平方米表面上4到IO克的AlSil2;以及---种含有膏状形式的A1SU2和钎焊焊剂的钎焊膏体。因此，本发明使得可以生产出各种类型的热交换器管。它们可以是利用 单个带或利用多个带形成的管子。除了 B形横截面的管子以外，还可以生产出 一部分形成波浪形插入部分 以限定出多个平行通道的管子。这种情况下，形成波浪形的部分可以构造成 与另一带或与同一带分开的插入部分的形式。类似地，可以形成包括多个相邻通道的管子，所述多个通道由管子外壁 材料形成的褶皱所构成的多个壁限定出。本发明特别适用于机动车的热交换器。
权利要求
1.一种钎焊热交换器的折叠管的方法，包括以下操作使第一管体部分(20)在接触区域(Z)处与第二管体部分(22)的接触表面接触；以及使用钎焊焊料和钎焊焊剂，在该接触区域处钎焊所述第一和第二管体部分，以形成钎焊连接，其特征在于预先在受控条件下，在距所述接触区域(Z)的近距离(D)处，在所述第二管体部分(22)的接触表面上施加所述钎焊焊剂(32)。
2. 根据权利要求1的方法，其中，所述距离(D)在0到6mm之间。
3. 根据权利要求1和2中之一的方法，其中，所述钎焊焊剂(32 )施加 在所述接触区域(Z)的任一侧上。
4. 根据权利要求1和2中之一的方法，其中，所述钎焊焊剂(32 )施加 在所述"l妄触区域(Z)的两侧上。
5. 根据权利要求1到4中之一的方法，其中，所述钎焊焊剂(32)以宽 度(L )在0.5到3mm之间的条带形式被施加。
6. 根据权利要求1到5中之一的方法，其中，所述钎焊焊剂(32)以膏 体形式一皮施力。。
7. 根据权利要求1到6中之一的方法，其中，根据受控的密度来施加所 述钎焊焊剂(32)。
8. 根据权利要求6和7的结合的方法，其中，所述^"焊焊剂(32)是用 于受控气氛下的钎焊的焊剂，并且所述密度为2到120 g/m2。
9. 根据权利要求1到8中之一的方法，其中，所述第一管体部分(20) 是金属带的折叠端部，而所述第二管体部分(22)是金属带的内表面。
10. 根据权利要求1到9中之一的方法，其中，所述管子(10)由至少 一个金属带制成，所述金属带优选是铝的。
11. 根据权利要求1到10中之一的方法，其中，所述钎焊焊料是镀层。
12. 根据权利要求1到10中之一的方法，其中，所述钎焊焊料和钎焊焊 剂以混合物形式结合施加。
13. 根据权利要求1到12中之一的方法，其中，所述钎焊在受控的基于 氮气的气氛中进行。
14. 可以通过实施根据权利要求l到13中之一的方法而获得的热交换器15.根据权利要求14的热交换器管，其中，所述热交换器管由单个金属 带制成，并具有大致B形的横截面。
全文摘要
本发明涉及热交换器折叠管(10)的钎焊方法，该方法包括以下操作使第一管体部分(20)在接触区域(Z)处与第二管体部分(22)的支承面接触；以及使用钎焊焊料和钎焊焊剂，在该接触区域处钎焊所述第一和第二管体部分，以形成钎焊连接。这样的钎焊方法尤其适用于制造具有大致B形横截面并限定出流体流动的两个平行通道(30)的热交换器管。不过，所述钎焊方法也可以用于由一个或多个金属带制造其它类型的管子。
文档编号B23K1/00GK101227997SQ200680027255
公开日2008年7月23日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年5月30日
发明者弗雷德里克·梅斯林, 达米恩·伯格斯 申请人:法雷奥热系统公司