Procedimiento para fabricar un intercambiador de calor.

Un procedimiento para fabricar un intercambiador de calor que comprende,

extruir un número de tubos intercambiadores de calor, conectar las porciones finales de los tubos intercambiadores de calor con elementos de conexión y, opcionalmente, aplicar aletas a la superficie exterior de los tubos intercambiadores de calor, en el que antes del montaje del intercambiador de calor, los tubos están provistos de un revestimiento que contiene Si y, después del montaje, los diferentes elementos se sueldan juntos con soldadura fuerte, caracterizado porque los tubos intercambiadores de calor están hechos de una aleación de aluminio que contiene:

0,45 - 1,40% en peso de Mn, donde la cantidad de Mn en solución sólida es de al menos el 0,4% en peso, 0,00 - 0,20% en peso de Si

0,00 - 0,30% en peso de Fe

0,00 - 0,45% en peso de Cu

0,00 - 0,05% en peso de Mg

0,00 - 0,30% en peso de Cr

el resto aluminio, y donde las impurezas inevitables se fijan a un máximo del 0,05% en peso.

Procedimiento para fabricar un intercambiador de calor La invención se refiere a un procedimiento para fabricar un intercambiador de calor que comprende, extruir un numero de tubos de aluminio intercambiadores de calor, conectar las porciones finales de los tubos intercambiadores de calor con elementos de conexión y, opcionalmente, aplicar aletas a la superficie exterior de los tubos intercambiadores de calor, en el que antes del montaje del intercambiador de calor, los tubos estan provistos de un revestimiento que contiene Si y, despues del montaje, los diferentes elementos se sueldan juntos con soldadura fuerte.

Se conoce, de forma general, un intercambiador de calor semejante, que utiliza revestimientos de soldadura fuerte que contienen Si, y esta descrito por ejemplo en los documentos US 4981526, US 5100048, y US 6234377.

Ademas, el documento US 5464146 describe un procedimiento para soldar con soldadura fuerte un intercambiador de calor que comprende tubos intercambiadores de calor extruidos, en los que antes del montaje del intercambiador de calor, los tubos estan provistos de un revestimiento que contiene Si. Los tubos intercambiadores de calor estan hechos de una aleación de aluminio, AA3003, que contiene Mn: 0, 15 0, 8%, Si: <0, 6%, Fe: <0, 7%, Cu: 0, 1 - 0, 3%, Mg: 0, 15 - 0, 8%; Cr: <0, 2%, un 0, 05% de Ni opcional, siendo el resto aluminio.

Estos intercambiadores de calor estan disenados para se usados en equipos móviles tales como automóviles y, por lo tanto, muy susceptibles a la corrosión. La corrosión tiene lugar sobre las partes del intercambiador de calor con potencial de corrosión mas bajo, o las partes que son menos nobles que las otras partes del intercambiador de calor, y pueden conducir a un fallo prematuro del intercambiador de calor como un resultado de las fugas.

Es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento, como el abajo descrito, para fabricar un intercambiador de calor en el que se han evitado estos problemas.

Este objeto se obtiene en el sentido de que los tubos intercambiadores de calor estan hechos de una aleación de aluminio que contiene 0, 45 1, 40% en peso de Mn 0, 00 - 0, 20% en peso de Si 0, 00 - 0, 30% en peso de Fe 0, 00 - 0, 45% en peso de Cu 0, 00 - 0, 05% en peso de Mg

0, 00 - 0, 30% en peso de Cr Durante la soldadura fuerte, diversos elementos difundiran desde el revestimiento (fundido) hacia la parte central y viceversa, dando como resultado una zona de difusión entre el revestimiento y la parte central. El silicio es uno de los principales elementos que difunden rapidamente, y difunde desde el revestimiento (fundido) hacia la parte central. El silicio disminuye la cantidad de manganeso disuelto mediante la formación de precipitados de aAlMnSi. Esto disminuye la concentración de manganeso en la solución sólida, en la zona de difusión, si se compara con la parte central. El potencial de corrosión del aluminio esta en gran medida determinado por los elementos que hay en la solución sólida. A medida que el manganeso en la solución sólida aumenta lo hace el potencial de corrosión y, por tanto, hace al material mas noble, la zona de difusión tendra un gradiente de concentración de manganeso en la solución sólida con un potencial de corrosión mas bajo que la parte central. Como consecuencia, la forma de corrosión cambiara de corrosión en forma de picaduras a una preferencial corrosión lateral, mejorando por ello, sustancialmente, la durabilidad de la lamina con soldadura fuerte.

La cantidad de Mn en la solución sólida es de al menos el 0, 4% en peso.

Asegurando semejante cantidad de Mn en solución sólida, el proceso de soldadura fuerte proporcionara, mediante la difusión del Si y la precipitación de particulas que contienen Mn en la zona de difusión, la diferencia de potencial de corrosión requerida entre la capa próxima a la superficie y el material subyacente.

Otras ventajas y caracteristicas de la invención se aclararan mediante la siguiente descripción, en la que se hace referencia al dibujo anexo que muestra un intercambiador de calor como un ejemplo de un producto que se va a obtener con el procedimiento segun la invención.

La soldadura fuerte es una manera de unir dos piezas de metal o de aleaciones metalicas. Los componentes metalicos se unen con un material conocido como metal de aporte para soldadura fuerte. Una importante caracteristica del metal de aporte es que tiene un punto de fusión inferior al de los metales que se estan uniendo. En las piezas de trabajo, se coloca, normalmente, una aleación (por ejemplo, una aleación de aluminio y silicio) entre las superficies que se van a unir, y las piezas de trabajo se calientan a una temperatura que funde la aleación pero no la pieza de trabajo subyacente. Al enfriar, la aleación solidifica como una unión entre las piezas de trabajo. La aleación se es

parce habitualmente sobre las superficies de las piezas en una operación de revestimiento por formación de una lamina entre ellas.

Ya que se puede realizar simultaneamente una soldadura fuerte entre muchas partes, este metodo de soldadura fuerte esta establecido como un metodo industrial de fabricación de diversos productos que incluyen el nucleo de un intercambiador de calor.

En la tecnica se conoce el uso de una lamina de soldadura fuerte en, por ejemplo, intercambiadores de calor, enfriadores de aceite, interenfriadores, evaporadores o condensadores de automóviles, u otros vehiculos y aplicaciones que usan intercambiadores de calor. Convencionalmente, estos montajes se hacen a partir de laminas de soldadura fuerte que usan aleaciones de AlMn basadas en el aluminio; o aleaciones de AlMnSi basadas en el aluminio, como material del nucleo, y aleaciones de AlSi basadas en aluminio, tipicamente aleaciones de la serie AA4xxx, como material de aporte de soldadura fuerte para el revestimiento.

Convencionalmente, la soldadura fuerte de articulos de aleaciones de aluminio para montajes, se lleva a cabo manteniendo la temperatura cercana a 600°C, excediendo por ello el punto de fusión (temperatura de liquidus) del metal de aporte para la soldadura fuerte. La soldadura fuerte en atm6sfera controlada (CAB) (del ingles; Controlled Atmosphere Brazing) y la soldadura fuerte a vacio, son los dos procedimientos principales usados para realizar soldadura fuerte de aluminio, a escala industrial, usandose la soldadura fuerte industrial a vacio desde los anos cincuenta. El CAB se hizo popular a principios de los ochenta, despues de la introducción de los complejos de fluoroaluminato de potasio usados para romper el 6xido.

Tradicionalmente, el cabezal y el tubo, o el cabezal y la aleta, contienen el material de aporte necesario para asegurar la formación de la unión durante la soldadura fuerte. Las combinaciones de montaje de un nucleo de un cambiador de calor tipico son:

1. Materia prima de la aleta revestida/materia prima del tubo soldado/materia prima del cabezal revestido y soldado.

2. Materia prima de la aleta revestida/material del tubo extruido/materia prima del cabezal revestido y soldado.

3. Materia prima de la aleta sin revestir/materia prima del tubo revestido y soldado/materia prima del cabezal revestido y soldado.

Las denominadas laminas de soldadura fuerte de larga duración que muestran una excelente resistencia a la corrosión, se desarrollaron originalmente a finales de los ochenta. La resistencia a la corrosión mejorada se basa esencialmente en utilizar el ciclo de soldadura fuerte para formar una capa de sacrificio. El concepto de capa de sacrificio se ha descrito en los documentos EPA0326337 y EP0327245. Antes de la soldadura fuerte, la lamina consiste en una aleación central AA3xxx (que contiene Mn) y un revestimiento con una aleación 4xxx (con alto contenido de Si) . Durante la soldadura fuerte diversos elementos difundiran desde el revestimiento (fundido) hacia la parte central y viceversa, dando como resultado una zona de difusión entre el revestimiento y la zona central. El silicio es uno de los elementos principales que difunden rapidamente, y difunde desde el revestimiento (fundido) hacia la zona central. El silicio disminuye la cantidad de manganeso disuelto por formación de precipitados de aAlMnSi. Esto disminuye la concentración de manganeso en la solución sólida, en la zona de difusión, si se compara con la zona central subyacente. El potencial de corrosión del aluminio esta en gran medida determinado por los elementos que hay en la solución sólida. A medida que el manganeso en la solución sólida aumenta lo hace el potencial... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para fabricar un intercambiador de calor que comprende, extruir un numero de tubos intercambiadores de calor, conectar las porciones finales de los tubos intercambiadores de calor con elementos de conexión y, opcionalmente, aplicar aletas a la superficie exterior de los tubos intercambiadores de calor, en el que antes del montaje del intercambiador de calor, los tubos estan provistos de un revestimiento que contiene Si y, despues del montaje, los diferentes elementos se sueldan juntos con soldadura fuerte, caracterizado porque los tubos intercambiadores de calor estan hechos de una aleación de aluminio que contiene:

0, 45 1, 40% en peso de Mn, donde la cantidad de Mn en solución sólida es de al menos el 0, 4% en peso, 0, 00 0, 20% en peso de Si 0, 00 0, 30% en peso de Fe 0, 00 0, 45% en peso de Cu 0, 00 0, 05% en peso de Mg

0, 00 0, 30% en peso de Cr el resto aluminio, y donde las impurezas inevitables se fijan a un maximo del 0, 05% en peso.

2. Un procedimiento segun la reivindicación 1, caracterizado porque el revestimiento que contiene Si, contiene al menos 2 g/m2 de Si.

3. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, caracterizado porque el revestimiento que contiene Si, contiene al menos 25 g/m2 de Si.

4. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, caracterizado porque el revestimiento que contiene Si, contiene al menos 4 g/m2 de Si y/o menos de 8 g/m2 de Si.

5. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado porque la aleación de aluminio contiene: 1, 25 1, 40% en peso de Mn 0, 00 0, 50% en peso de Si 0, 00 0, 25% en peso de Fe 0, 00 0, 30% en peso de Cu

0, 00 0, 05% en peso de Mg 0, 00 0, 30% en peso de Cr

6. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado porque la aleación de aluminio contiene: 0, 90 1, 25% en peso de Mn 0, 00 0, 40% en peso de Si 0, 00 0, 25% en peso de Fe 0, 00 0, 30% en peso de Cu

0, 00 0, 05% en peso de Mg 0, 00 0, 25% en peso de Cr

7. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado porque la aleación de aluminio contiene: 0, 65 0, 90% en peso de Mn

0, 00 0, 30% en peso de Si 0, 00 0, 25% en peso de Fe

0, 00 0, 35% en peso de Cu 0, 00 0, 05% en peso de Mg 0, 00 0, 15% en peso de Cr 8. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado porque la aleación de 5 aluminio contiene: 0, 45 -0, 65% en peso de Mn 0, 00 0, 20% en peso de Si 0, 00 0, 25% en peso de Fe 0, 00 0, 45% en peso de Cu 0, 00 0, 05% en peso de Mg 0, 00 0, 10% en peso de Cr