本文涉及一種釬焊換熱器的制造方法及裝置，特別是一種由鋁合金部件制成的換熱器。

由鋁合金產(chǎn)品制成的熱交換器廣泛用于運(yùn)輸行業(yè)，例如汽車(chē)行業(yè)，用于動(dòng)力總成冷卻，以及用于家庭和工業(yè)冷卻目的，例如用于流體處理。釬焊熱交換器通常包括至少一個(gè)或多個(gè)罐結(jié)構(gòu)以容納冷卻劑介質(zhì);管或頭板耦合到所述罐結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，所述頭板或管包括多個(gè)孔;與其連接多個(gè)載液管，安裝在基本平行的陣列中，每個(gè)管基本上垂直于所述頭板或管中的一個(gè)所述孔，并且結(jié)構(gòu)用于接收所述冷卻介質(zhì);以及多個(gè)傳熱翅片，所述導(dǎo)熱翅片與所述多個(gè)載流體管進(jìn)行熱通信，并且結(jié)構(gòu)為將熱量從管中傳遞出去，以便在所述冷卻劑介質(zhì)在其中流動(dòng)或循環(huán)時(shí)對(duì)其進(jìn)行冷卻。

在用于這種釬焊換熱器的制造過(guò)程中，首先制造單個(gè)組件（管、翅片和集管等）或子組件，其中至少一些這些組件由鋁合金材料制成，包覆填充合金或釬焊材料，其允許通過(guò)釬焊連接熱交換器。然后，各個(gè)換熱器組件由所謂的制芯機(jī)組裝。此過(guò)程可以是手動(dòng)操作，也可以完全自動(dòng)化操作。組裝后，通常將夾具或夾具或加載裝置放在組裝好的換熱器組件上，以將各種組件固定在一起，然后將固定的換熱器芯組件轉(zhuǎn)移到釬焊爐中。對(duì)于需要大量和種類(lèi)的熱交換器的汽車(chē)行業(yè)，由幾臺(tái)核心制造機(jī)器提供一個(gè)或多個(gè)釬焊爐，組裝不同類(lèi)型的熱交換器并不罕見(jiàn)。

 因此，所述釬焊換熱器的制造方法包括以下步驟：

a. 提供熱交換器裝置的組件，特別是管子、翅片、集管、側(cè)支撐/桿件、支架和/或安裝組件等;

b. 組裝熱交換器組件，以在制芯機(jī)中形成至少一個(gè)未釬焊的換熱器芯;

c.在不從造芯機(jī)上拆下至少一個(gè)換熱器芯的情況下，至少部分地用釬焊工具布置封閉至少一個(gè)換熱器芯，以適應(yīng)在至少一個(gè)換熱器芯周?chē)纬梢粋€(gè)完整的或部分腔室，包括加熱腔室內(nèi)部的裝置;

d. 任選地，至少部分抽真空腔室和/或至少部分用惰性和/或反應(yīng)性氣體填充腔室;

e.釬焊腔室中的至少一個(gè)換熱器芯，以形成至少一個(gè)釬焊換熱器。

釬焊通常在530°C至615°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，更典型的是在570°C至610°C的溫度范圍內(nèi)完成，例如在約580°C或約600°C下。此外，釬焊優(yōu)選進(jìn)行足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間，以便熔化、潤(rùn)濕和鋪展存在于熱交換器部件上的任何釬焊材料或填充金屬以連接各種熱交換器部件。

 因此，所述釬焊工藝步驟與構(gòu)建熱交換器核心工藝步驟相結(jié)合。熱交換器部件首先通過(guò)例如本領(lǐng)域已知的方法組裝在制芯機(jī)中。至少一些部件至少部分地被填充金屬如填充合金、產(chǎn)生助焊劑化合物的填充金屬或其它釬焊材料覆蓋，其旨在熔化、潤(rùn)濕并在釬焊時(shí)鋪展以將熱交換器組件連接在一起。例如，至少一些部件由鋁合金釬焊板制造，其用填充合金制成的包層或涂有物質(zhì)以產(chǎn)生隨溫度變化的填充金屬的復(fù)合層覆蓋在至少一個(gè)表面上，或者由擠壓產(chǎn)品（例如管子）制成，其也可以用填充合金包覆或涂有物質(zhì)以產(chǎn)生隨溫度變化的填充金屬。

 因此，組裝但未釬焊的熱交換器芯或芯在釬焊之前不從制芯機(jī)中取出。相反，釬焊是在制芯機(jī)機(jī)器內(nèi)或相鄰或在線進(jìn)行的。在此上下文中，“未移除”意味著不需要人工干預(yù)，而是核心構(gòu)建器機(jī)器包括一個(gè)部分（該部分可以集成到典型的核心構(gòu)建器機(jī)器設(shè)計(jì)中，但也可以添加到傳統(tǒng)的或現(xiàn)有的核心構(gòu)建器機(jī)器中），其中熱交換器芯是釬焊的。

因此，本文不需要典型的大型釬焊爐，需要大量的資本投資和維護(hù)支出，因?yàn)殁F焊操作所需的熱量被局部輸送到組裝好的熱交換器鐵芯，作為擴(kuò)展的制芯器過(guò)程的一部分而開(kāi)發(fā)的制芯機(jī)。因此，只有在釬焊操作完成后，才能從新的制芯機(jī)機(jī)器上移除至少一個(gè)熱交換器，這避免了對(duì)其他元件釬焊夾和夾具的需求，并避免了任何相應(yīng)的處理操作，這也提供了每單位換熱器產(chǎn)生的可能的循環(huán)時(shí)間和每單位換熱器的相關(guān)勞動(dòng)力成本的好處。

本文的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，專(zhuān)用生產(chǎn)線可以生產(chǎn)具有相關(guān)的操作和調(diào)度效益。因此，釬焊換熱器可以隨時(shí)隨地及時(shí)生產(chǎn)，而無(wú)需在核心建筑位置和釬焊操作位置以及熱交換器制造設(shè)施和最終用戶設(shè)施之間進(jìn)行中間存儲(chǔ)或運(yùn)輸。

通過(guò)根據(jù)本文的方法，可以遠(yuǎn)程定位這些新的熱交換器制造單元，即遠(yuǎn)離集中式釬焊爐設(shè)施，從而更接近需要釬焊熱交換器用于組裝或建造最終產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，例如汽車(chē)。這也允許熱交換器生產(chǎn)與實(shí)際生產(chǎn)線側(cè)使用相平衡，并減少整個(gè)價(jià)值流中各個(gè)點(diǎn)的不必要的在制品庫(kù)存。因此，本發(fā)明方法在釬焊換熱器的制造中降低或最小化了處理成本、物流成本和運(yùn)輸損壞損失（由于脆弱的熱交換器結(jié)構(gòu)）。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟（a）至（e）是依次進(jìn)行的，一次針對(duì)一個(gè)或多個(gè)熱交換器，使得該過(guò)程產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)釬焊、連接或焊接的熱交換器。

在大多數(shù)實(shí)施方案中，釬焊工具的布置將適于封閉單個(gè)換熱器芯。在不太優(yōu)選的基礎(chǔ)上，核心構(gòu)建機(jī)可能會(huì)完成兩個(gè)（甚至更多，例如三個(gè)或四個(gè)）熱交換器芯的組裝，這些芯堆疊在一個(gè)腔室中釬焊。因此，一次至少制造一個(gè)熱交換器。

釬焊步驟將要求至少一個(gè)熱交換器芯至少部分地用釬焊工具布置，其適于在至少一個(gè)熱交換器芯周?chē)纬梢粋€(gè)腔室，包括加熱腔室內(nèi)部的裝置。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，腔室可以是氣密的，以允許腔室的抽真空和/或至少部分地用惰性氣體填充腔室，可能加入具有氧氣獲取或局部氣氛改變特性的反應(yīng)性氣體。

釬焊工具布置例如由一個(gè)或多個(gè)工具元件形成。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，腔室由核心構(gòu)建器工具的一部分形成，其例如是多個(gè)工具元件的組合，這些元件可以從非操作位置樞轉(zhuǎn)或線性位移到核心組件和釬焊位置，其包圍熱交換器核心，并且優(yōu)選作為典型核心組件操作的一部分發(fā)生。

所述腔室，也稱(chēng)為外殼，由釬焊工具圍繞至少一個(gè)熱交換器芯的布置可以打開(kāi)或關(guān)閉，但優(yōu)選允許在熱交換器芯周?chē)a(chǎn)生局部受控氣氛和/或局部（部分或全部）真空。受控氣氛應(yīng)優(yōu)選具有盡可能低的氧含量，并且優(yōu)選低于約200ppm，更優(yōu)選低于約100ppm，例如在20ppm或更低。此外，受控氣氛最好是干燥的，這意味著露點(diǎn)小于-40°C，更優(yōu)選為-45°C或更低。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，受控氣氛含有惰性氣體，例如氬氣或氮?dú)狻?br/>

釬焊步驟包括加熱腔室中的至少一個(gè)熱交換器芯，優(yōu)選通過(guò)感應(yīng)、輻射和/或傳導(dǎo)加熱中的一種。也可以使用這些加熱方法的組合，例如釬焊工具布置中的感應(yīng)線圈與散熱器結(jié)合使用。此外，還可以采用多種釬焊和連接方法，例如（但不限于）激光焊接、電子束焊接、紅外加熱、擴(kuò)散焊接和/或使用其他粘合技術(shù)，例如（但不限于）使用粘合劑和/或機(jī)械連接技術(shù)（例如過(guò)盈配合、鉚接、鍛造、 等）。

因此，本文允許將各種潛在的材料連接技術(shù)集成到熱交換器芯組件操作本身中，例如感應(yīng)釬焊、激光焊接、紅外加熱、真空釬焊、焊接等。

優(yōu)選地，在制芯機(jī)和方法中，在部件組裝和選型階段將熱交換器組裝、定位和夾緊在工裝夾具中，然后直接釬焊。例如，通過(guò)使用釬焊工具布置室通過(guò)導(dǎo)電、輻射和/或感應(yīng)加熱拉動(dòng)局部真空和釬焊，或者在局部受控氣氛下使用適當(dāng)?shù)牟牧线x擇和釬焊，再次使用目標(biāo)/局部導(dǎo)電、輻射和/或感應(yīng)加熱。優(yōu)選地，使用富含鎂的AA4xxx系列填充合金、無(wú)助焊劑材料和/或低熔點(diǎn)填充金屬或類(lèi)似材料。

優(yōu)選地，所述熱交換器芯在釬焊之前不進(jìn)行助焊，即采用無(wú)助焊劑釬焊技術(shù)。這可能需要在熱交換器部件中使用特殊的鋁合金，這些部件可以在釬焊時(shí)無(wú)需使用釬焊劑來(lái)破壞釬焊過(guò)程中的氧化層。在實(shí)施例中，釬芯構(gòu)建機(jī)使用反應(yīng)氣體，即反應(yīng)性工藝氣氛氣體，其包括氧氣獲取特性。這種反應(yīng)性工藝氣體可以被加熱。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，但在不太優(yōu)選的基礎(chǔ)上，巖芯構(gòu)建機(jī)包括或允許使用用于將釬焊助焊劑材料施加到未釬焊的熱交換器磁芯上的裝置，例如助焊劑材料，例如包括連接到釬焊助焊劑材料的噴嘴的噴頭的布置，具有相關(guān)的載體， 粘合劑和加熱控制。這種布置可以包括在組件成型和核心構(gòu)建操作期間的助焊劑溶解、高精度、微霧型潤(rùn)滑系統(tǒng)。這種安排還可以允許使用表面活性劑來(lái)改善助焊劑覆蓋率和潤(rùn)濕性。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，如果需要，在組裝熱交換器芯之前，用蒸發(fā)性和/或助焊劑溶解性潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑熱交換器組件。因此，可以避免或最小化現(xiàn)有技術(shù)制造過(guò)程中所需的組件組裝后的脫脂步驟。在一些具體實(shí)施方式中，在釬焊步驟之前在腔室中產(chǎn)生至少部分真空，直到蒸發(fā)的潤(rùn)滑劑的足夠部分被抽真空和過(guò)濾。因此，無(wú)需單獨(dú)的脫脂步驟即可去除潤(rùn)滑劑，只需在釬焊前拉動(dòng)至少部分真空即可?；蛘?，可以通過(guò)在部分氣氛中預(yù)熱組件，然后抽真空和過(guò)濾來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)組件潤(rùn)滑的去除。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，至少一些熱交換器部件由鋁合金釬焊板制成，包括一面或兩側(cè)包覆有填充合金的芯層或設(shè)置有填充合金的擠壓管。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，至少一些熱交換器部件由鋁合金釬焊板制造，包覆屬于AA4xxx系列的合金。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，但在不太優(yōu)選的基礎(chǔ)上，釬焊機(jī)的核心構(gòu)建劑包括或允許使用含有、攜帶或與助熔材料合金化的鋁材料，例如氟鋁酸鉀。

在實(shí)施例中，釬焊操作在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行，在530°C和595°C之間，更優(yōu)選在550°C和585°C之間。這可以通過(guò)選擇用于包覆釬焊板或擠壓管的填充合金來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，具有5%至15%Si的AA4xxx系列鋁合金，并具有高達(dá)約10%的鋅和/或銅的有目的添加量以降低填充合金的熔點(diǎn)，可用作包層合金或連接材料。

循環(huán)時(shí)間，即完成一個(gè)（或在某些實(shí)施方案中幾個(gè)）熱交換器的組裝和釬焊循環(huán)所需的時(shí)間，通常為1至45分鐘，更典型地為5至25分鐘。

本文還涉及一種用于制造至少一個(gè)釬焊換熱器的裝置，包括用于組裝熱交換器部件的制造機(jī)芯，以形成至少一個(gè)非釬焊換熱器芯。制芯機(jī)包括適于形成至少部分包圍熱交換器芯（或芯）的腔室的釬焊工具布置，以及用于將腔室內(nèi)部加熱到至少一個(gè)熱交換器芯的釬焊溫度的裝置，其時(shí)間足以熔化和潤(rùn)濕填充金屬或任何釬焊材料， 加入各種換熱器核心部件。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述加熱裝置包括在所述釬焊工具的布置中。例如，釬焊工具布置可包括至少一個(gè)元件或腔室壁，包括例如一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)加熱器，或其它加熱裝置，例如通過(guò)電阻加熱加熱的元件或腔室壁，或者可以用對(duì)流加熱器加熱腔室。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，釬焊工具布置或腔室外殼可以由或需要使用高耐磨、耐溫工具和/或涂層，例如陶瓷工具元件構(gòu)成。

根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方式，該裝置可包括與腔室互連的真空泵，用于在腔室內(nèi)產(chǎn)生減壓或真空。這種減壓或真空優(yōu)選適用于真空釬焊工藝。腔室內(nèi)產(chǎn)生的減壓或真空優(yōu)選為中高真空，對(duì)應(yīng)于10至10-6Pa。

此外，受控氣體氣氛應(yīng)優(yōu)選干燥，這意味著露點(diǎn)小于-40°C，更優(yōu)選為-45°C或更低。

在實(shí)施例中，該方法還包括在釬焊至低于80°C的溫度后對(duì)釬焊熱交換器進(jìn)行快速冷卻的進(jìn)一步步驟，特別是通過(guò)強(qiáng)制風(fēng)冷。這可以通過(guò)在制芯機(jī)上安裝連接到冷卻空氣的噴嘴或保護(hù)氣體供應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。