DE19515909C2

DE19515909C2 - Zinklöt-Verfahren zur Herstellung von hartgelöteten Wärmetauschern

Info

Publication number: DE19515909C2
Application number: DE19515909A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Staffa; Torsten Waldhelm
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1995-04-29
Filing date: 1995-04-29
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2015-04-30
Also published as: DE19515909A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Zinklöt-Verfahren zur Herstellung von hartgelöteten Wärmetauschern, bei dem extrudierte Alumi niumteile, insbesondere Aluminiumrohre galvanisch oder durch ein Spritzverfahren mit einer Zinkschicht und einem Flussmit tel versehen werden, ehe sie zusammen mit anderen, nicht ver zinkten oder verzinkten Teilen zusammengesetzt und bei etwa 600°C verlötet werden.

Es ist bekannt (SAE Technical Paper Series Nr. 930152; Morley und Syslak "Zink Brazing of Automotive Aluminum Heat Ex changers", International Congress and Exposition Detroit, Mi chigan, USA, 01.- 05.03.1993) Wärmetauscher aus Mehrkammer aluminiumrohren mit jeweils zwischen benachbarten Rohren an geordneten Wellrippen herzustellen, bei dem die Aluminiumroh re mit einer Zinkschicht versehen waren, die mit einer Fluss mittelschicht versehen wurden und dann mit nicht verzinkten Wellrippen durch einen Lötvorgang, bei dem kurzfristig eine Temperatur von 600°C erreicht wird, fest miteinander verlötet werden konnten. Diese so behandelten Aluminiumrohre sind auch mit Sammelkästen an beiden Enden versehen worden, so dass ein für die Funktion geeigneter Wärmetauscher vorlag.

Bei diesem bekannten Verfahren, bei dem man auf die sonst üb liche Lotplattierung der später zu verlötenden Teile verzich ten kann, muß das Flussmittel in einem gesonderten Arbeits gang auf die verzinkten Aluminiumrohre aufgebracht und an schließend sorgfältig getrocknet werden. Dies ist, obwohl das Zinklöten Vorteile gegenüber dem üblichen Löten hat, verhält nismäßig aufwendig.

Bei solchen Zinklöt-Verfahren ist es auch bekannt als Fluss mittel Mischungen von Kaliumfluoraluminat-Komplexen, wie bei spielsweise K₃AlF₆ und KAlF₄ zu verwenden, wie sie in der US-A 3 951 328 beschrieben sind, die das bekannte Nocolok®- Lötverfahren beschreibt, das auch in der EP 0 237 164 A1 er wähnt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs ge nannte Zinklöt-Verfahren zu vereinfachen. Die Erfindung be steht bei einem Zinklöt-Verfahren der eingangs genannten Art darin, dass das Flussmittel mit dem Zink zusammen in einem Arbeitsgang auf die Teile dadurch aufgebracht wird, dass das Flussmittel einem Zinkbad beigemischt wird und dass als Flussmittel ein an sich bekanntes Gemisch von Kaliumfluoralu minat-Komplexen (K_1-3AlF_4-6) mit einem Schmelzpunkt über 560°C verwendet wird. Durch diese Maßnahme ist das gesonderte Befluxen der zu verbindenden Teile und ein gesonderter Trock nungsvorgang nicht mehr erforderlich. Das Flussmittel kann in einfacher Weise, beispielsweise einem Zinkbad, beigemischt werden, in welches die zu verzinkenden Aluminiumteile ge taucht und auf galvanischem Wege mit der Zinkschicht versehen werden. Es hat sich gezeigt, dass sich bei diesem Vorgang auch das Flussmittel auf die zu verzinkenden Teile aufbringen lässt und dass es beim Lötvorgang in der gewünschten Weise wirksam wird.

Das Zinkbad kann zum einen dazu verwendet werden, die Alumi niumteile galvanisch zu verzinken, es kann aber auch dazu dienen, das Material für die Durchführung eines Spritzverfah rens zu liefern, mit dem Zink und Flussmittel auf die Teile aufgesprüht werden. Auch in diesem Fall kann das Flussmittel beim späteren Lötvorgang wirksam werden.

Es hat sich auch gezeigt, dass mit dem neuen Verfahren ein Wärmetauscher hergestellt werden kann, der aus extrudierten Aluminiumrohren mit zwischen benachbarten Rohren angeordneten Wellrippen besteht und der mit mindestens einem einem der Rohrenden zugeordneten Sammler versehen ist und bei dem der Sammler aus einem nicht lotplattierten Material und/oder aus einem extrudierten Profil besteht, das sich in der üblichen Weise nicht lotplatieren läßt. In überra schender Weise kann die Zinkverlötung auch zwischen den mit der Zinkschicht und der Flußmittelschicht ver sehenen Aluminiumrohren und dem Sammler durchge führt werden, ohne daß besondere zusätzliche Maßnah me getroffen werden müssen. Ein solcher Wärmetau scher macht ein Befluxen und ein anschließendes Trock nen nicht notwendig. Es entstehen daher auch keine schädlichen Abgase. Weil die Oberfläche, auch des Sammlers, nicht mit Flußmittel beaufschlagt zu werden braucht, entsteht ein besserer Kondenswasserablauf. Die Teile sind auch besser lackierbar und es können die kostengünstigen stranggepreßten Profile verwendet werden, die, da sie nicht plattiert sind, korrosionsresi stent sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele ei nes nach dem neuen Verfahren hergestellten Wärme tauschers gezeigt, die anschließend beschrieben werden.

Es zeigen

Fig. 1 einen Teil eines nach der Erfindung hergestell ten Wärmetauschers mit einem Sammelrohr mit Kreis querschnitt und

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Wärmetauschers ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem Sammelrohr mit nicht kreisför migen Querschnitt.

In der Fig. 1 ist ein Teil eines Wärmetauschers ge zeigt, der mehrere, mit ihren größeren Seitenflächen parallel zueinander ausgerichtete Mehrkammerrohre (1) aufweist, die jeweils aus Aluminium bestehen und nach dem vorher geschilderten Verfahren entweder gal vanisch oder durch ein Sprühverfahren mit einer Zink schicht in der Größenordnung von etwa 2 bis 6 µ verse hen wurden. Sowohl beim galvanischen Verzinken als auch für das Sprühverfahren wird dabei eine Mischung aus Zink und Flußmittel verwendet, wobei für das galva nische Verzinken das Flußmittel in etwa einer Menge dem Zinkbad beigemengt wird, die der bei der üblichen Befluxung erforderlichen Flußmittelmenge entspricht. Ebenso ist dies der Fall bei der Aufbereitung des flüssi gen Ausgangsmaterials für ein Sprühverfahren. Die ex trudierten Mehrkammeraluminiumrohre sind daher mit einer Zinkschicht versehen, die Flußmittel enthält.

Zwischen jeweils zwei benachbarten Aluminiumroh ren (1) sind Wellrippenstreifen (2) vorgesehen, deren Kämme die Seitenwände der Aluminiumrohre (1) be rühren. Alle Aluminiumrohre, die als Flachrohre ausge bildet sind, stecken in Schlitzen (3) eines Sammelrohres (4) mit Kreisquerschnitt, das ebenfalls aus Aluminium besteht, aber nicht vorbehandelt ist, also auch nicht lot plattiert ist. Als Flußmittel kann ein Flußmittel verwen det werden, wie es auch für das bekannte Nocoloklöt verfahren eingesetzt wird.

Der so vorbereitete Wärmetauscher kann in einem Lötofen insgesamt verlötet werden, wobei in bekannter Weise kurzfristig eine Temperatur von etwa 600°C er reicht wird. Die Aluminiumrohre (1) verbinden sich bei diesem Lötvorgang, bei dem Zink in benachbarte Me tallschichten diffundiert, sowohl mit den Wellrippen streifen (2) als auch mit dem Sammelrohr (4). Bei diesem Lötvorgang kann daher der sonst notwendige Vorgang des Aufbringens von Flußmittel gespart werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Wärmetauscher ähnlich Fig. 1. Gleiche Teile sind daher auch mit gleichen Bezugszei chen versehen worden. Unterschiedlich ist hier, daß der Sammler (4') keinen Kreisquerschnitt aufweist, sondern eine flache, mit den Schlitzen (3) versehenen Bodenflä che und im übrigen einen etwa halbrunden Querschnitt besitzt. Dieser Sammler (4') kann beispielsweise aus stranggepreßten unbehandeltem Aluminium bestehen. Möglich wäre es auch, dem Sammler (4') einen rechtec kigen Querschnitt zu geben, wie gestrichelt angedeutet ist.

Claims

1. Zinklöt-Verfahren zur Herstellung von hartgelöteten Wär metauschern, bei dem extrudierte Aluminiumteile, insbesondere Aluminiumrohre, galvanisch oder durch ein Spritzverfahren mit einer Zinkschicht und einem Flussmittel versehen werden, ehe sie zusammen mit anderen, nicht verzinkten oder verzinkten Teilen zusammengesetzt und bei etwa 600°C verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit dem Zink zu sammen in einem Arbeitsgang auf die Teile dadurch aufgebracht wird, dass das Flussmittel einem Zinkbad beigemischt wird und dass als Flussmittel ein an sich bekanntes Gemisch von Kali umfluoraluminat-Komplexen (K_1-3AlF_4-6) mit einem Schmelzpunkt über 560°C verwendet wird.

2. Zinklöt-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Aluminiumteile in dem Zinkbad galvanisch mit der Zinkschicht versehen werden, die Flussmittel enthält.

3. Zinklöt-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass dem Zinkbad das Material für die Durchführung des Spritzverfahrens entnommen wird.