CH317259A - Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Wärmeaustauschern       Vorliegende Erfindung bezieht sich auf  die Herstellung von     Wärmeaustauschern    aus  Leichtmetallegierungen und insbesondere auf  die Anwendung verbesserter Legierungen zur  Erleichterung. des     Zusammenbaues    und zur  Herstellung solcher Apparate mit besseren  mechanischen Eigenschaften.

      Bei der Herstellung von     Wärmeaustaii-          schern    aus Leichtmetallegierungen verwendet  man allgemein     Schmelzschweiss-    und     Hartlöt-          verfahren    unter Benutzung von     Aluminium-          Silizium-Legierungen    als Zusatzwerkstoff. Die       Wärmeaustauscher    bestehen aus einem     Zel-.          lenkörper,    in welchem der Wärmeübergang  von einem Medium zum andern stattfindet,  und Hilfseinrichtungen, um die beiden Me  dien dem Zellenkörper zuzuführen.

   Der Zel  lenkörper besteht     äus    einer Anzahl nahe bei  einanderliegender Kanäle, durch welche die  Medien strömen, und die Wandungen dieser  Kanäle bestehen aus     dünnen    Material,     iun     die Wärmeübertragung zu erleichtern.

   Die  Einzelelemente des Zellenkörpers werden vor  zugsweise durch     Tauchhartlötung    miteinan  der verbunden, wobei die die Verbindungen       bildende,    5     bis        10%        Silizium        enthaltende        Alu-          minium-Silizium-Legierung    als     Vorplattierung     auf das Material aufgebracht wird, während  des     Zusammenbaues    separat in Form von Bei  lageblechen oder Drähten eingeführt.

   Die    Hilfsanschlüsse, die so leicht als möglich sein  müssen, werden durch     Schmelzschweissung     hergestellt und mit dem Zellenkörper durch  Schweissen verbunden, wobei man     Al-Si-Legie-          rungen        mit    5     bis        14%        Si        als        Zusatzwerkstoff     verwendet.

      Infolge der hohen Temperaturen, die beim  Hartlöten mit     Al-Si-Legierungen    als Zusatz  werkstoff erforderlich     sind,    können nur sol  che Legierungen, die einen hohen     Solidus-          punkt    besitzen, in befriedigender Weise für  die Einzelelemente des     Wärmeaustauschers     verwendet werden. Legierungen mit genü  gend hohen Schmelzpunkten enthalten sehr  wenig legierendes Element und besitzen dem  zufolge eine sehr geringe Festigkeit. Dies ist  ein grosser Nachteil, da     Wärmeaustauscher,     insbesondere in Flugzeugen, so leicht als mög  lich sein und gleichzeitig den hohen Bean  spruchungen unter den herrschenden Be  triebsbedingungen widerstehen müssen.

      Die Legierungsart, die zur Erfüllung  der an hartgelötete     Wärmeaustauscher    gestell  ten     Anforderungen    am vielversprechendsten  scheint, sind     Aluminium-Magnesiiim-Silizium-          Legierungen,    die verhältnismässig schwach le  giert sind und noch durch Wärmebehandlung  gehärtet werden können, doch ist der Bereich  der Legierungen, die gegenwärtig in der Tech  nik Verwendung finden und dem Material           HS    10 der     British    Standard-     Specification     Nr.

   1470/1948 entsprechen, dessen     Haupt-          Bestandteile        0,4        bis        1,5%        Mg,        0,75        bis        1,3%          Si,    0     bis        1,01/o,        yln,        '0        bis        0,

  2%        Ti        sind        wäh-          rend    des     Tauchlötens    infolge beginnenden       Sehmelzens    der Bildung von Hitzerissen und  dem Angriff des Korngefüges unterworfen.  Auch beim Löten mit der Lampe und beim  Schweissen treten Hitzerisse auf.

      Vorliegende Erfindung ermöglicht nun die  befriedigende     Herstellung    von     Wärmeaustau-          schern,    die aus Aluminiumlegierungen     her-          gestellt        sind,    welche einer     Wärmebehandlung          unterworfen    werden können, unter Anwen  dung von     Hartlötverfahren,    und es wurde  gefunden, dass dies durch Verwendung von  speziell ausgewählten und modifizierten     Al-          Mg-Si-Legierungen    möglich ist.

      Gemäss vorliegender Erfindung besteht  das Verfahren zur Herstellung von Wärme  austausehern der beschriebenen Art     darin,-          dass    man die Einzelteile des     Zellenkörpers     aus     einer        Legierung    herstellt, die 0,35 bis       0,55%        Mg,        0,35        bis        0,55%        Si,        bis        0,35%        Ti,          bis        1%        Mn,

          Rest        Al        enthält,        diese        Einzelteile     nach einem     Hartlötverfahren    miteinander  verbindet, bei dem man ein Lot aus     Al-Si-          Legierung    verwendet, die Hilfsanschlüsse des       Wärmeaustausehers    aus einer Legierung     her-          stellt,        die        0,5        bis        1,0%        Mg,        0,

  75        bis        1,250%        Si,          0,2        bis        0,350/0        Ti,        bis        1%        Mn,        Rest        A1        ent-          hält    und diese Anschlüsse mit dem Zellenkör  per durch     Hartlotung    verbindet.

   Ferner kann  man den teilweise oder ganz zusammengelöte  ten     Wärmeaustauscher    einer     Wärmebehand-          hmg        unterwerfen,    um eine Ausscheidungshär  tung der Legierungen zu bewirken.  



       Die        Legierungen        können        bis        zu        0,5%        der     üblichen technischen Verunreinigungen ausser  Silizium enthalten doch sollte deren Anteil       vorzugsweise        0,4%        nicht        überschreiten.     



  Die Einzelteile des     Zellenkör-pers    werden  vorzugsweise durch     Tauchhartlöten    miteinan  der verbunden, doch kann man auch die Ofen  ;     lötung    anwenden. Vorzugsweise werden sie aus  einem geeigneten Material hergestellt, das mit    einer haftenden     Vorplattierung    aus     Al-Si-Löt-          legierung,        die    5     bis        10%        Si        enthält,        versehen     ist.  



  Vorzugsweise verwendet man die binären  Lötlegierungen, doch kann man gewünschten  falls     AI-Legierungen    verwenden, die kleine  Mengen Zink, Kupfer und Nickel enthalten.    Die obengenannten Legierungen, aus denen  die Hilfsanschlüsse gebildet werden, besitzen  neben ihren guten Löteigenschaften eine be  trächtlich geringere Neigung zur     Rissbildung          während    des     Schmelzschweissens        als    das Mate  rial     HS    10 der B.

   S. 1470;1948, .was die Her  stellung dieser Teile als solche     erl'eiehtert.       Nach dem Zusammenbau und der Vereini  gung der Teile können die     Wärmeaustauscher     durch geeignete Wärmebehandlung gefestigt  werden. Dies geschieht durch Erhitzen auf  solche Temperaturen und während so langer  Zeit, um die die     Alterungshärtung    von     Al-Mg-          Si-Legierungen    bewirkenden Komponenten in  feste Lösung zu bringen, und anschliessendes  Abschrecken oder     sonstwie    genügend rasches  Abkühlen, um diese in fester Lösung zu hal  ten.

   Das Abschrecken kann in kaltem Wasser  erfolgen, wobei man dafür Sorge trägt, dass  keine Verzerrungen vorkommen, oder man  kann ein genügend rasches Abschrecken unter  Verwendung von heissem Wasser, Sprühwas  ser oder Aufblasen von Luft erreichen, wobei  die Gefahr einer Verzerrung auf ein Mini  mum herabgesetzt ist. Anschliessend kann man  die     Wärmeaustauscher    einer     Alterungshär-          tung    bei Zimmertemperatur unterwerfen,  doch erhält man viel bessere mechanische  Eigenschaften, wenn man die Alterung bei  einer geeigneten höheren Temperatur vor  nimmt.  



  Typische mechanische Eigenschaften, wie  sie mit Legierungen im vorgenannten Zusam  mensetzungsbereich nach dem Erhitzen beim  Zusammenbau des Apparates, einer halbstün  digen Lösungsbehandlung bei 525  C, Ab  schrecken in- kaltem Wasser und 18stündiges  Altern bei 160  C erhältlich sind, sind fol  gende:.

      
EMI0003.0001     
  
    Zellenkörper <SEP> Legierung <SEP> für <SEP> die
<tb>  Legierung <SEP> Hilfseinrichtungen
<tb>  0,1% <SEP> Prüfbeanspruchung <SEP> kg/cm2 <SEP> 1890 <SEP> 2J992;5
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> kg/em2 <SEP> _ <SEP> 2362,5 <SEP> 3307,5
<tb>  Dehnung <SEP> o/o <SEP> auf <SEP> 5,8 <SEP> cm <SEP> 10 <SEP> 10
<tb>  Vickers-Härte <SEP> 90 <SEP> 125       (Die Dehnungswerte der Legierung für  die     Hilfseinrichtungen    können in der Nähe  der Verbindungsstellen etwas niedriger sein.)  Da hauptsächlich ' im Zellenkörper der       Wärmeaustauscher    hohe     Festigkeiten    erfor  derlich sind, kann man zur Erhöhung der  Festigkeit dieser Teile eine vereinfachte  Wärmebehandlung durchführen.

   Diese besteht  darin, dass man den     Zellenkörper    unmittelbar  nach dem     Tauchlötbad    abschreckt     und    dann  entweder natürlich oder künstlich altert, nach  dem die Hilfselemente eingefügt sind. Die  beim Anlöten der     Hilfselemente    erforderliche  Erhitzung zerstört die Wirkung der Ab  schreckbehandlung in der unmittelbaren Nach  barschaft der Verbindungsstellen, doch bleibt  der Rest des Zellenkörpers unbeeinflusst und  spricht auf die anschliessenden     Alterungs-          behandlungen    an.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Wärmeaus- tauschern mit Zellenkörper, in welchem eine Wärmeübertragung von einem Medium an das andere stattfindet und Hilfsanschlüsse für die Zuführung der Medien zum Zellen körper, dadurch gekennzeichnet, dass man die Einzelteile des Zellenkörpers aus einer Legie- rung herstellt, die 0,35 bis 0,55% Mg, 0,

   35 bis 0,55% Si, bis 0,35% Ti, bis 1% Mn, Rest A1 enthält, diese Teile durch Hartlöten mit tels einer Al-Si-Legierung miteinander verbin det, die Hilfsanschlüsse aus einer Legierung herstellt, die 0,5 bis 1,0 % Mg,

   0,75 bis, 1,25 % Si, 0,2 bis 0,35% Ti, bis <B>1</B> 0/a Mn, Rest A1 ent- hält und diese Anschlüsse an den Zellenkör per hart anlötet. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Zellenkörper- legierung 0,2 bis 0,35% Ti enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da-, durch gekennzeichnet, dass man die Elemente des Zellenkörpers aus Material herstellt, das mit einer haftenden Vorplättierung aus einer Al-Si-Hartlötlegierung versehen ist, die 5 bis 1011/o Si enthält. . 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Hartlötlegie- rung ausserdem noch kleine Mengen. Zn, Cu und Ni enthält. 4. Verfahrnen nach Patentanspruch I, da-, durch gekennzeichnet, dass man den Wärme austauscher nach dem Zusammenbau einer Ausscheidungshärtungsbehandlungunterwirft. 5.

   Verfahren nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass man eine Lösungs- wärmebehandlung mit anschliessender Alte rungshärtung anwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man den Zellen körper unmittelbar nach dem Zusammenlöten abschreckt und nach dem Anbringen der Hilfsanschlüsse altert. PATENTANSPRUCH II Wärmeaustauscher, hergestellt nach dem Verfahren des Patentanspruches I.