JPH09510663A - ろう付けによりアルミニウム部品を接合する方法、この方法の用法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルミニウム部品（１，２）が重なり合いかつ部品（１，２）間にろう付けの隙間を形成している該部品を、Ａｌ／Ａｌろう付けに適したろうを添加材として使用しまたフラックスを使用してろう付けすることにより接合する際に、この際ろう付け隙間の可視開始部の近くにろう付けに必要量の添加材（３）及びフラックスを起き、そして続いて添加材が（３）溶融しそしてろう付け隙間に進入するまでアルミニウム部品（１，２）を加温し、そこで加温を終了する方法において、加温中に、ろう付け隙間の可視開始部の領域でかつ添加材（３）とフラックスを置いた領域をセンサー（５）で無接触でかつ連続的に検知し、センサー（５）が発信する制御パルスが添加材（３）又はフラックスの溶融を記録すると同時に、前記加温を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】 ろう付けによりアルミニウム部品を接合する方法、この方法の用法及びこの方 法を実施するための装置 本発明は、アルミニウム部品が重なり合いかつ部品間にろう付けの隙間が形成 されている該部品を、Ａｌ／Ａｌろう付けに適したろうを添加材として使用して ろう付けすることにより接合する方法に関し、この際ろう付け隙間の可視開始部 の近くにろう付けに必要量の添加材及びフラックスを置き、そして続いて添加材 が溶融しそしてろう付け隙間に進入するまでアルミニウム部品を加温し、そこで 加温を終了する方法に関する。さらに本発明はこの方法の特定の用法及びこの方 法を実施する装置も包含している。 ここで、本発明の前提部分は一般に知られており、通常実施されるろう付け方 法に関し、この方法は、当業者によく知られているように、適切なフラックスを 付加的に使用して実施することが多い。ろう付けで使用するろう材はそれ自体が 及び／又はフラックスと結合してアルミニウムの融点である６００℃近傍の融点 をもつが、接合されるアルミニウム部品の溶融を防ぐためにろう材の加温は注意 深く行う必要がある。添加材としての例えばＡｌＳｉ１３（質量割合で１３％Ｓ ｉのアルミニウム）のようなアルミニウム基ろうは、特にＡｌ／Ａｌろう付けに 指定されたフラックスと組み合わせると５９０から６１０℃のろう付け範囲をも っている。したがってこのろうは５９０から６１０℃で溶融され、次にろう付け 隙間に進入する。 接合固有の問題を実験により調査すると、ろう付け過程で十分な溶融をもたら すためにはろう付け領域で例えば平均で６秒間加温する必要があるが、この結果 一連のろう付けの中の幾つかのろう付けでは加温が若干長くあるいは短くなる筈 である。この結果不完全結合やあるいは溶融による接合領域の実際の破壊などの ろう付け欠陥が残り、これはろう付けの経済性及び自動化の信頼性に非常に悪い 影響を及ぼす。 本発明の課題は、上述した不十分注を避けつつ前提部分で述べた方法を自動化 しかつ操業の安全性を高めることにより、偶発的かつ過渡的であっても加温程度 の変動を克服することを目的とする。 したがって、本発明によると、加温中に、ろう付け隙間の可視開始部の領域で かつ及び添加材とフラックスを置いた領域を無接触でかつ連続的にセンサーによ り検知し、センサ ーが発信する制御パルスが前記添加材又はフラックスの溶融を記録すると同時に 前記加温を調節することが提案される。 本発明に係る方法の一実施態様では、前記領域をセンサーとしてのレーザーに より検知し、レーザーが予め定められた輪郭の変化を記録すると同時に加温を終 了する方法が提案される。 これに代わる方法として、センサーとしてのビデオカメラが前記領域を把握し 、把握された画像を二値化し、前記添加材又はフラックスの溶融による二値化画 像の際立った変化が起こると同時に加温を調節する方法が提案される。 表面の酸化物を溶解して接合部を清浄化するためにフラックスは低温で溶融す ることが必要であるが、このフラックスを観察しそしてこの変化に基づいて早期 の制御開始に着手するという利点が、上記方法により、達成される。 この際特に有利であるのは、ろう付け場所の加温により放射される色もしくは 周波数が変化し、そしてビデオカメラによる受信光が二値画像が際立った変化が 起こす場合、この変化に感応する評価を行うことである。この場合比較的簡単な 方法で、プロセスについて規定された制御を精密かつ精確に行うことができる。 ろう付け過程では、加温された領域内の状態とは関係なく、ろう付け場所もしく はろう付け炎が周波数の変化呈し、かつこの周波数変化ならびに放射光の色も微 増減を呈している。 フラックス内に存在する元素が加温されることにより放射しかつビデオカメラ により受信される色もしくは周波数の変化を評価し、これに感応してろう付け領 域の変化にできるだけ早期に対応を講ずるとの別の利点ももたらされる。 フラクッスは低温で溶融する元素であるので、これを観察し、これらの元素が 加温されもしくは燃焼する際に発生する放射色もしくは周波数を観察することに より、臨界温度より低温でもろう付け工程を調節することができる。 したがって公知のフラックスを用い例えば５７５℃で溶融過程が開始する。溶 融状態でフラックスの活性及び有効性は最大に達するので、６３０℃までに再加 温しそしてろうが溶融し、最後に接合が開始する前に、約２秒のフラックス作用 時間が必要である。 しかし、この場合アルミニウム自体は溶融してしまうと、ろう付けは溶接に変 化し溶接に伴う欠点が現れるから、アルミニウム自体は溶融しないことが必須で ありかつ重要である。 この点に関して言えば、フラックスの溶融開始時からプロセスに影響する因子 を調節 し、過熱を阻止しそしてフラックスの有効性を制御することが特に有利である。 通常この制御はガス供給量の変更により行うが、例えばろう付け場所との炎との 間隔を変え、あるいはガス成分を変えるなどの他の何らかの方法により制御する ことも同様に可能である。 本発明に係る方法は、相互に伸入するアルミニウム管の間のろう付け接合を作 るのに特に適している。この場合、添加材はろう付けリングの形状で一方の管、 通常は内側の管に差し込まれそして外管に接置される。 冷却装置用蒸発器の接合ソケットを冷却媒体循環路の導管に接合することが必 要な蒸発器を製作する際には、ろう付け不良があると、直ちに不良蒸発器は製作 ラインから外されそして廃却されることが多いために、本発明法によりもたらさ れる利点は著しい。 本発明に係る方法を実施する装置は、接合されるアルミニウム部品を重なり合 うように保持する保持装置を含み、かつ前記重なり合う領域に向けられておりか つ制御装置によりスイッチオン・オフが可能である少なくとも１個の加温源を備 えている装置において、 −ろう付け隙間の可視開始部の領域でかつ添加材及びフラックスを置いた領域 に向けられ無接触で動作するセンサーと、 −前記センサー及び制御装置に接続された電子制御装置とを含み、該電子制御 装置は、センサーの最初のパルス系列の特性値を保存し、続行するパルス系列を 保存された最初のパルス系列と比較し、そして続行するパルス系列が最初のパル ス系列と著しく隔たるときは制御装置に制御信号を発信するように、設定されて いることを特徴とする。 この際一系列のパルス全体を保存することは必須ではなく、むしろ溶接添加材 料の沈着があると典型的に起こる事象に相応する評価プログラムを作製し、この 特徴が欠落した場合はこれと関連させて制御パルスを放出するようにすることが よい。 以下図面を参照して発明を記述する。 第１図はアルミニウムからなる２枚の板をろう付けする装置の図面である。 第２図はシートバーと１本の管をろう付けする装置の図面である。 第３図はろう付け過程を説明する時間−温度ダイアグラムである。 図面における同一の部分は同一の参照符号を付している。 第１図において、２枚の板１、２は相互に部分的に重なり合っており、これら の板の可視隙間にはろう３が置かれている。このろう３はバーナー４で溶融され る。センサー５はろう３の溶融過程を監視している。センサー５が突入すると直 ちにセンサー５は制御要素６に制御パルスを発信し、これはガス制御器７を付勢 する。ガス制御器７はバーナー４へ のガスの供給を中断する。 第２図の装置では、管１ａがシートバー８にろう付けされている。２ａはシー トバー８に取り付けられたスリーブであり、３は管１ａとスリーブ２ａの間の可 視隙間に位置するろうであり、４は２本のバーナーであり、ここではスリーブ２ ａを介し、ろう３及びバーナー４を用いてろう付けが行われている。なおその他 の点は第１図の実施態様と同様である。 第３図は本発明に係るプロセス制御によるろう付けプロセスにおいて、プロセ ス時間に対してプロットした温度曲線のダイアグラムである。ここでフラックス が溶融する時点及びこれに続いて温度が僅かに上昇する時期ではフラックスの有 効性が保たれていることが明らかである。この有効期間の終わりで初めて、エネ ルギー供給により温度が際上昇し、その後ろうが溶融して二つの部分が接合され る。６２８℃の最高温度の後で９．５秒のろう付け後に、炎を遮断することによ り温度が降下する。 時間の経過より明らかなように、色の変化によりフラックス溶融の開始を測定 することができ、この測定により制御に十分な時間が与えられる、また過熱を確 実に防止することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１月３日 【補正内容】 請求の範囲 １．アルミニウム部品（１，２）が重なり合いかつ部品間にろう付けの隙間が 形成されている該部品を、Ａｌ／Ａｌろう付けに適したろうを添加材（３）とし て使用しまたフラックスを使用してろう付け接合する際に、ろう付け隙間の近く に相応する添加材（３）及びフラックスを置き、そして続いて添加材（３）が溶 融しそしてろう付け隙間に進入するまでアルミニウム部品（１，２）を加温し、 そこで加温を終了する方法であって、加温中に、ろう付け隙間の領域であって添 加材（３）とフラックスを置いた領域を無接触でかつ連続的に、センサーとして のビデオカメラ（５）で把握し、把握された画像を二値化する方法において、 前記フラックスの溶融の際フラクッス内に存在する元素が加温されそして放射 する光をビデオカメラ（５）により受信し、二値化された画像評価の際立った変 化に感応して、前記溶融を調節することを特徴とするろう付けによりアルミニウ ム部品を接合する方法。 ２．請求の範囲第１項の方法を、ろうリング形態の添加材（３）を管端（１ａ ）に差し込み、相互に伸入するアルミニウム管（１ａ，２ａ）のろう付け接合の 製作に使用する用法。 ３．請求の範囲第１項または第２項の方法を、冷蔵庫の蒸発器を冷却媒体循環 流路に接続する際に請求の範囲第２項の目的で使用する用法。 ４．接合されるアルミニウム部品（１，２）を重なり合うように保持する保持 装置を有し、さらに前記重なり合う領域に向けられておりかつ制御装置（７）に よりスイッチオン・オフが可能である少なくとも１個の加温源（４）を有する請 求の範囲第１項の方法を実施する装置において、 −ろう付け隙間に置かれた添加材（３）に向けられたセンサーとしてのビデオ カメラ（５）と、 −前記センサー及び制御装置（７）に接続された電子制御装置（６）を含み、 該電子制御装置は、センサーの最初のパルス系列の特性値を保存し、続行するパ ルス系列を保存された最初のパルス系列と比較し、そして続行するパルス系列が 最初のパルス系列と著しく隔たるときは制御装置（７）に制御信号を発信するよ うに、設定されていることを特徴とする請求の範囲第１項の方法を実施する装置 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＦＩ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＲ，ＬＴ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルミニウム部品が重なり合いかつ部品間にろう付けの隙間が形成されて いる該部品を、Ａｌ／Ａｌろう付けに適したろうを添加材として使用しまたフラ ックスを使用してろう付けすることにより接合する際に、この際ろう付け隙間の 可視開始部の近くにろう付けに必要量の添加材及びフラックスを起き、そして続 いて添加材が溶融しそしてろう付け隙間に進入するまでアルミニウム部品を加温 し、そこで加温を終了する方法において、 加温中に、ろう付け隙間の可視開始部の領域でかつ添加材とフラックスを置い た領域をセンサーで無接触でかつ連続的に検知し、センサーが発信する制御パル スが前記添加材又はフラックスの溶融を記録すると同時に、前記加温を調節する ことを特徴とするろう付けによりアルミニウム部品を接合する方法。 ２．前記領域の輪郭をセンサーとしてのレーザーにより検知し、レーザーが前 記領域の輪郭の予め定められた変化を記録すると同時に加温を終了することを特 徴とする請求の範囲１項記載の方法。 ３．センサーとしてのビデオカメラにより前記領域を把握し、把握された画像 を二値化し、前記添加材又はフラックスの溶融による二値化画像の際立った変化 が起こると同時に加温を調節することを特徴とする請求の範囲１項記載の方法。 ４．ろう付け場所の加温により放射される色もしくは周波数が変化し、そして ビデオカメラによる受信光の二値画像の際立った変化を評価することを特徴とす る請求の範囲３項記載の方法。 ５．フラックス内に存在する元素が加温される際に発生する色もしくは周波数 の変化及びビデオカメラで受信し、受信された光の評価に感応することを特徴と する請求の範囲４項記載の方法。 ６．請求の範囲第１項から第５までの方法を、ろうリング形態の添加材を管端 に差し込み、相互に伸入するアルミニウム管のろう付け接合の製作に用いる用法 。 ７．請求の範囲第１項から第５までの方法を、冷蔵庫の蒸発器を冷却媒体流路 に接続する際に請求の範囲第６項の目的で使用する用法。 ８．接合されるアルミニウム部品を重なり合うように保持する保持装置を含み 、かつ前記重なり合う領域に向けられておりかつ制御装置によりスイッチオン・ オフが可能である少なくとも１個の加温源を備えている請求の範囲第１項の方法 を実施する装置において、 −ろう付け隙間の可視開始部の領域でかつ添加材及びフラックスを置いた領域に 無接触で 動作するセンサーと、 −前記センサー及び制御装置に接続された電子制御装置とを含み、該電子制御 装置は、センサーの最初のパルス系列の特性値を保存し、続行するパルス系列を 保存された最初のパルス系列と比較し、そして続行するパルス系列が最初のパル ス系列と著しく隔たるときは制御装置に制御信号を発信するように、設定されて いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法を実施する装置。