專利名稱：熱交換器的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及各結(jié)構(gòu)部分具有不同熱容量的熱交換器的制造方法。所述熱交換器包括中心部分和箱體部分，中心部分包括許多用于流通熱介質(zhì)的管道和一些與所述管道表面相連的散熱片，所述箱體部分與所述熱介質(zhì)管道相連通。
熱交換器包括熱容量較小、較薄的中心部分和熱容量較大、較厚的箱體。因此，在預熱階段很難使整個熱交換器的溫度均勻一致的增加。還有，在預熱階段，在熱容量較小、較薄部分已達到銅焊溫度后，還要對整個熱交換器進行繼續(xù)加熱直至熱容量較大、較厚的部分也達到銅焊溫度。這樣，預熱時間較長，生產(chǎn)效率較低。此外，由于銅焊金屬填充材料(特別是銅焊材料中的硅)在板材厚度方向上的運動和擴散，它們可能會運動到散熱片等部件之中，從而引起部件材料的腐蝕。散熱片有可能被熔化，從而影響熱交換器的使用壽命和可靠性。
正是針對上述問題而進行了本項發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供一種可提高熱交換器的使用壽命和可靠性、能夠改善其生產(chǎn)效率的熱交換器制造方法。
本發(fā)明制造方法適用于包括中心部分和與中心部分的管道相連通的箱體的熱交換器，所述中心部分具有許多管道和一些與管道表面相連的散熱片。所述制造方法包括對熱交換器進行預熱直至達到焊劑熔化的溫度，預熱后對熱交換器繼續(xù)加熱直至達到銅焊金屬填充材料熔化的溫度，然后使熱交換器冷卻。對熱交換器進行冷卻可包括兩個階段在加熱后的第一冷卻階段使熱交換器逐漸冷卻到銅焊金屬填充材料固化的溫度，在漸冷后的第二冷卻階段使熱交換器進一步冷卻到室溫。在預熱階段，要使熱交換器中熱容量大于預定值的第一部分比熱容量小于預定值的第二部分先行增溫。相應地，箱體溫度在預熱中增加到等于或大于中心部分溫度，中心部分的溫度隨箱體的溫度增加而相應上升。這樣，可防止熱交換器中產(chǎn)生腐蝕。
在將箱體作為第一部分、中心部分作為第二部分時，上述制造方法可改善熱交換器中心部分的耐用性和提高生產(chǎn)效率。
在預熱中，最好使高溫氣體吹向熱交換器的第一部分，使其溫度先于第二部分得到提高。這樣，具有較大熱容量的第一部分可先于第二部分得到增溫。
在預熱中，所述高溫氣體的溫度最好等于或大于450攝式度，高溫氣體吹向第一部分的速度等于或大于5米/秒。這樣，具有較大熱容量的第一部分的增溫時間可以縮短，不會降低熱交換器的使用壽命和可靠性。
圖2為本發(fā)明第一實施例中熱交換器的剖視圖，表明高溫氣體的流動情況。
圖3為本發(fā)明第一實施例中熱交換器中心部分和箱體部分的溫度變化曲線。
圖4視圖表明本發(fā)明第一實施例中心部分的散熱片與管道間的焊接狀況。
圖5視圖表明本發(fā)明第一實施例箱體部分、管道和散熱片之間的焊接狀況。
圖6視圖表明本發(fā)明第二實施例熱交換器中高溫氣體的流動情況。
圖7為本發(fā)明第三實施例中熱交換器中心部分和箱體部分的溫度變化曲線。
圖8為本發(fā)明第三實施例中熱交換器在等于或大于450攝式度下的保持時間與鋅擴散深度之間的相互關系曲線。
在本實施例中，按順序進行預熱、銅焊、漸冷和冷卻等步驟，使箱體12與管道13以及管道13與散熱片14焊接在一起。
在圖3中，實線E表明箱體12的溫度變化，虛線F表明中心部分11的溫度變化，A表明預熱階段，B表明銅焊階段，C表明漸冷階段，D表明冷卻階段。如圖3所示，在預熱階段，與作為熱交換器1中熱容量較小的第二部分的中心部分11相比較，作為熱交換器1中熱容量較大的第一部分的箱體12的溫度先行增高。也就是說，在預熱階段，箱體12的溫度先行達到等于或大于中心部分11的溫度。
在預熱階段為先行提高箱體12的溫度，高溫氣體直吹到具有較大熱容量的箱體12上，如

圖1和圖2所示。如圖1所示，熱交換器1具有兩個配置在中心部分11上下兩側(cè)的箱體12；如圖2所示，它被放置在加熱爐3之中。高溫氣體2的噴射孔33配置在加熱爐3的上表面31和下表面32，使高溫氣體2由噴射孔33直接吹向熱交換器1的箱體12。在此，噴射孔33的配置并非局限于上述加熱爐3的上表面31和下表面32。也就是說，對每個噴射孔33可進行適當?shù)呐渲茫垢邷貧怏w2能夠直接吹到箱體12。
所述高溫氣體2是通過可燃氣體在空氣中的燃燒獲得的。例如，氮氣可被用作高溫氣體。在這種情況下，可有效防止熱交換器1的氧化腐蝕。在本實施例中，高溫氣體2的溫度為等于或大于450攝式度，吹動速度等于或大于5米/秒。這樣，可減少箱體12的升溫時間。
用于制造箱體12的金屬板材厚度約為0.6-1.0毫米，因此箱體12的熱容量較大，難以提高其溫度。另一方面，用于制造中心部分11的金屬板材厚度約為0.05-0.15毫米。其熱容量較小，容易升溫。
如圖3A所示，熱交換器組裝件1在預熱階段被高溫氣體2加熱，直至達到金屬板上焊劑融化的溫度。在預熱階段之后，組裝件如圖3B所示在銅焊階段被進一步加熱到金屬板材中的銅焊金屬填充材料熔化的溫度。如圖3C所示，在銅焊之后的漸冷階段，組裝件被冷卻至銅焊金屬填充材料固化。如圖3D所示，在漸冷之后的冷卻階段，組裝件被冷卻到室溫。這樣，構(gòu)成了包括一些銅焊部件的熱交換器1。
在第一實施例中，如圖4和5所示，包括焊劑的銅焊金屬填充材料用在箱體12和管道13以及管道13和散熱片14之間的焊接處，從而可實現(xiàn)對熱交換器1的銅焊。相應地，熱交換器1的組裝件在預熱階段被加熱到等于或小于銅焊金屬填充材料中焊劑的熔化溫度。
按本發(fā)明第一實施例，如圖1和3所示，具有較大熱容量的箱體12比具有較小熱容量的中心部分11先行升溫。也就是說，比較難于升溫的箱體12的溫度先行得到提高。相應地，中心部分11的溫度在如圖2中21所示的熱輻射、熱對流和熱傳導的作用下隨著箱體12的升溫而提高。之后，整個熱交換器1被均勻加熱。由于中心部分11的熱容量較小，它可很快升溫到與箱體12的溫度同步。
結(jié)果，整個熱交換器1的升溫時間可以縮短，熱交換器1的生產(chǎn)效率可得到提高。由于對熱交換器1的加熱時間可以縮短，因而可限制銅焊金屬填充材料向中心部分11的擴散滲透，從而可減少熱交換器產(chǎn)生腐蝕的可能性。這樣，就可提高熱交換器1的耐用性，同時也可采用更薄的金屬板材來制造熱交換器1。
按本發(fā)明第一實施例，高溫氣體2直接吹向箱體12，從而可使箱體12的溫度很快上升。由于高溫氣體的溫度等于或大于450攝式度、流速等于或大于5米/秒，因此可使箱體12的升溫時間有效減少。這樣，熱交換器1可在不影響其耐用性的情況下進行銅焊。所以，按本發(fā)明第一實施例的制造方法，可改善熱交換器1的耐用性和提高其生產(chǎn)效率。
在上述第一實施例中，高溫氣體2的溫度等于或大于450攝式度，其流速等于或大于5米/秒。但高溫氣體2的溫度可設定在450-600攝式度，其流速可設定為5-15米/秒。在這種情況下，可對熱交換器1的組裝件溫度進行適當控制，從而可進一步提高熱交換器1的使用壽命和可靠性。(第二實施例)現(xiàn)結(jié)合附圖6說明本發(fā)明的第二實施例。在第二實施例中，如圖6所示，欲制造的熱交換器1具有配置在中心部分11左右兩側(cè)的箱體12。在這種情況下，高溫氣體2的噴射孔33也配置在左右兩側(cè)，使高溫氣體2直接吹到熱交換器1的箱體12。
在第二實施例中，其它部件與第一實施例所述相同，在此不再贅述。(第三實施例)現(xiàn)結(jié)合附圖7和8說明本發(fā)明的第三實施例。在第三實施例中，本發(fā)明熱交換器1制造方法將與示例中的方法進行比較。在第三實施例中，采用的熱交換器1為第一實施例所述的熱交換器，其中心部分和箱體部分由技術(shù)板材A3003制造，所用銅焊金屬填充材料為A4045。
在圖7中，實線E表示箱體的溫度變化，虛線F表示中心部分的溫度變化。在第三實施例中，在本發(fā)明制造方法中由預熱到冷卻階段對熱交換器的箱體和中心部分的溫度變化進行了測量。這里，高溫氣體的溫度被置定為600攝式度，高溫氣體的流速被置定為12米/秒。
其次，如圖8所示，還測量了保持時間T與鋅擴散深度之間的相互關系，所述保持時間是熱交換器溫度保持等于或大于450攝式度的時間。一般而言，在溫度等于或大于450攝式度的情況下，容易產(chǎn)生因熱交換器中心部分和箱體部分的銅焊而引起的鋅擴散。
在檢測中，鋅擴散深度的檢測點為位于中心部分中央附近的管道，所述管道由總厚度為0.2毫米的金屬板材制成。此處的金屬板為復合材料，包括厚度為0.15毫米的A3003核心材料、厚度為0.03毫米的AI-10Si-2.7Zn代損材料和厚度為0.02毫米的A4045銅焊金屬填充材料。代損材料為一種金屬材料，其電勢小于核心材料，與核心材料相比更容易被腐蝕。這里，由于腐蝕的方向垂直于金屬板材的厚度方向，因此代損材料層有助于阻止腐蝕穿透金屬板。
其次，對本發(fā)明與示例中的熱交換器腐蝕、銅焊產(chǎn)生的熔蝕和散熱片的熔化情況進行了比較，結(jié)果如表1所示。
表1

在表1中，將熱交換器放在包含硫酸鹽離子的鹽水混合液中500小時以測量金屬板的腐蝕深度；同時，進一步測定銅焊中是否產(chǎn)生熔蝕和散熱片是否發(fā)生熔化。
在本發(fā)明實施例1的制造方法中，熱交換器的溫度保持等于或大于450攝式度的保持時間設定為8分鐘。在本發(fā)明實施例2的制造方法中，熱交換器的溫度保持等于或大于450攝式度的保持時間設定為12分鐘。在實施例1和2中，如圖7所示，箱體的溫度首先升高，中心部分的溫度隨箱體溫度的升高而相應升高。此后，中心部分的溫度在銅焊階段接近達到與箱體相同的溫度。按本發(fā)明制造方法，由開始預熱到完成銅焊大約需7分鐘。
另一方面，在比較示例中，不在預熱階段使箱體的溫度先行上升而對熱交換器組合件進行整體加熱，保持時間為19分鐘。因此，在比較示例中，中心部分的溫度首先上升，箱體的溫度是隨著中心部分的溫度上升而提高。在比較示例中，由開始預熱到完成銅焊的時間大約為20分鐘。
在本發(fā)明制造方法中，如圖7所示，熱交換器(組合件)的溫度等于或大于450攝式度的保持時間大約為8分鐘。因此，可限制鋅向構(gòu)成箱體和中心部分的金屬板的擴散。如圖8中G所示，當保持時間約為8分鐘時，鋅的擴散深度小于核心材料的厚度。即使在保持時間為12分鐘時，鋅擴散深度也小于核心材料的厚度，如圖8中H所示。這樣，如表所示，在按本發(fā)明實施例1和2制成的熱交換器中，將不會產(chǎn)生腐蝕滲透和散熱片的熔化或腐蝕。
但在比較示例中，由于保持時間約為19分鐘，鋅的擴散深度將達到核心材料的厚度，如圖8中I所示。這樣，如表1所示，在按比較示例獲得的熱交換器中，將會產(chǎn)生腐蝕滲透及散熱片的熔化或腐蝕。
通過比較，上述試驗進一步肯定了本發(fā)明的優(yōu)點。
雖然結(jié)合附圖詳細說明了本發(fā)明的最佳實施例，但熟悉本門技術(shù)的人們都會了解，對其作出增添、減少和修改是可能的。
例如，在本發(fā)明的上述實施例中，熱交換器中的箱體配置在其中心部分的兩側(cè)；但本發(fā)明也適用于箱體僅配置在中心部分一側(cè)的熱交換器。
本發(fā)明方法制造的熱交換器可用在各種加熱器、車用散熱器、車用冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝器等熱工裝置中。
上述修改和變化應理解為在本發(fā)明的要義和所申明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括箱體和中心部分的熱交換器的制造方法，所述中心部分許多管道和一些與管道表面相連的散熱片，所述箱體與所述管道相通連，所述制造方法包括對熱交換器組合件進行預熱至焊劑熔化的溫度；在預熱階段后，將熱交換器加熱至銅焊材料熔化的溫度；在加熱后對熱交換器進行冷卻，其中在預熱階段，熱交換器中熱容量大于預定值的第一部分比熱容量小于預定值的第二部分先行加熱升溫。
2.如權(quán)利要求1所述制造方法，其中所述第一部分為箱體部分，所述第二部分為中心部分。
3.如權(quán)利要求1所述制造方法，其中在預熱階段，用高溫氣體吹向所述第一部分，使其比所述第二部分先行升溫。
4.如權(quán)利要求3所述制造方法，其中在預熱階段，所述高溫氣體通過在空氣中燃燒可燃氣體獲得。
5.如權(quán)利要求3所述制造方法，其中在預熱階段，所述高溫氣體為氮氣。
6.如權(quán)利要求3-5所述制造方法，其中在預熱階段，所述高溫氣體的溫度等于或大于450攝式度。
7.如權(quán)利要求3-5所述制造方法，其中在預熱階段，所述高溫氣體以等于或大于5米/秒的流速吹向所述第一部分。
8.如權(quán)利要求6所述制造方法，其中在預熱階段，所述高溫氣體的溫度為450-600攝式度。
9.如權(quán)利要求8所述制造方法，其中在預熱階段，所述高溫氣體吹向第一部分的流速為5-15米/秒。
10.如權(quán)利要求1所述制造方法，其中在預熱階段，所述第二部分的溫度隨所述第一部分的升溫而提高。
11.如權(quán)利要求1所述制造方法，其中所述箱體部分包括配置在所述中心部分兩側(cè)的兩個箱體，在預熱階段，所述兩個箱體比所述中心部分先行升溫。
12.如權(quán)利要求11所述制造方法，其中在預熱階段，高溫氣體吹向所述兩個箱體。
13.如權(quán)利要求1所述制造方法，其中所述冷卻包括第一冷卻階段和第二冷卻階段，熱交換器在加熱后的第一冷卻階段被逐漸冷卻到銅焊材料固化的溫度，熱交換器在漸冷后的第二冷卻階段被進一步冷卻到室溫。
全文摘要
一種包括箱體和中心部分的熱交換器制造方法，所述中心部分包括許多管道和一些與管道表面相連的散熱片，所述箱體部分與所述管道相通連。所述制造方法包括按序進行的預熱、銅焊、漸冷和冷卻階段。在預熱階段，具有較大熱容量的箱體部分比具有較小熱容量的中心部分先行加熱升溫。這樣，箱體部分的溫度可迅速提高，中心部分的溫度隨著箱體的升溫而相應提高。
文檔編號B23K1/00GK1396033SQ0214111
公開日2003年2月12日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者朲山莊二, 平尾幸司, 小川洋, 竹田敬典, 西川宏之, 野平智 申請人:株式會社電裝