CN1299038C - 制冷系统用铜铝组合管路及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种制冷系统用铜铝组合管路及其制备方法，其特征是将铜管端的焊接部加工成外径稍小于铝管内径的直管状的导向部和其稍后的焊接面，再将铜管和铝管分别固定在压力焊接机的活动电极和固定电极上，然后压力焊接机将铜管移动插入铝管中，在插接过程中使硬质的铜管的锥形焊接面将软质的铝管壁上的氧化层磨削掉的同时对电极通电，直至铜管的焊接面进到铝管中去后断开电源，即完成铜铝组合管路或管件的制备。因此本发明可以生产一种低成本、高度致密性、高清洁性的系统管件，尤其适合以制冷剂为载冷介质的制冷管路系统，其焊接质量好，熔合面宽，且其接头外观径向尺寸一致，焊接后不需要清理，管路的焊接长度不受限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝管、铜管的组合管路制备方法，即制冷系统用铜铝组合管路及其制备方法。
背景技术
制冷剂是在制冷装置中进行制冷循环的工作物质，用制冷剂为载冷介质的循环管路系统中，制冷效果与制冷剂的含量有关，过高过低均不能达到最佳制冷效果。显而易见，运行过程中，系统中的制冷剂减少，制冷效果将受到影响。管材上或焊接点上贯穿性缺陷将引起制冷剂渗漏，这个缺陷是不可能自愈的，漏掉的制冷剂无法再生，即使造成0.5g/年漏量这么微小的缺陷最终都会导致致冷产品不制冷，发生贯穿性缺陷只能通过维修的方式进行补救，对用户而言该产品就是不合格品，所以必须保证管路的致密性，尤其是管路的连接点的焊接方法要可靠。
另外，压缩机从蒸发器中抽取气态的制冷剂，如果管路内壁上有杂质，这些杂质就会随同制冷剂进入到压缩机中，影响压缩机工作效果，甚至导致抱轴损毁压缩机，所以加工制冷管路系统时要在工艺上保证管路的洁净度。
铜管是最容易钎焊的管件，容易实现管路之间的连接，相对而言，铝管则困难得多；铝管相对铜管的价格十分低廉；软态铜管柔软容易弯曲整形，铝管也具有这个优点；制冷管路对强度的要求不高，铝管的的强度足以满足系统的压力。为发挥两种材料各自的优势，有必要研究铜铝组合管路结构的制备方法，尤其是解决铜铝管的焊接问题。目前冰箱、冷柜行业铜铝管焊接应用较多的方法是摩擦焊和储能焊，而提供的是长度不超过200mm的铜铝过渡接头，生产铜铝过渡接头而不是直接将铜铝焊接在一起受到摩擦焊和储能焊方法的限制，原因如下：a.在实施摩擦焊和储能焊焊接前使用一种专用助焊剂涂抹在管路的内外表面防止焊接飞溅物沾粘在管壁上，焊接后需要增加清洗工序清理这些残留在工件上的助焊剂，对长管路无法操作。b.摩擦焊和储能焊采用的是平口对接接头，瞬间加热和顶锻使得焊接后焊缝的内外表面产生尖锐的毛刺，焊接后必须逐个清理。工件长度受到限制。每使用一个铜铝过渡接头，系统上就会增加1个焊接点，从而影响了铜铝组合管路在其他产品中的推广。
还有，由于摩擦焊和储能焊采用平口对接的原因，接头致密性与采用的管路壁厚相关，管壁越薄，接头致密性能就越差。在冰箱、冷柜中使用铝管时，选定厚度的主要依据是摩擦焊和储能焊对管壁厚度的要求，而非产品所要求的强度要求，造成材料浪费。即使是这样，摩擦焊、储能焊的焊接不合格率也达到了1000ppm，在大规模生产中显然很不理想。
发明内容
本发明的目的是实现以铝管为主的铜铝管组合结构代替铜管，加工制冷系统管路，即制冷系统用铜铝组合管路及其制备方法，以克服已有技术的不足。
这是基于铜管大量的应用于制冷行业的制冷管路系统，在制冷产品的原材料采购成本中，铜材占了相当大的部分。同样规格的管材，铜管的价格是铝管价格的5-6倍。由于铜铝两种材料在柔软性、热传导性等性能指标上接近，而我国的铝资源丰富，铜资源匮乏，铜的来源主要是依靠进口，无论是从经济效益还是从社会效益，在制冷行业用铝管代替铜管都是十分必要的。充分利用铜、铝管的价格差别，将目前制冷管路以铜管为主的局面改为以铝管为主，从而较大的降低制冷产品的制造成本提高产品的市场竞争能力。又实践已证明铝代替铜做制冷管路可以满足制冷性能的要求。依此，本发明不仅可以明显的降低制冷设备的制造成本，而且也不影响制冷产品的使用性能。
本发明具体来说就是将制冷管路大段的中间部分采用铝管以实现降低成本的目的，并在铝管表面进行必要的防腐处理；然后在铝管的两端(或一端)各焊接上一段铜管，以这段铜管满足铜铝组合结构管路在制冷产品组装时的加工要求。
因此本发明的基本要点是将管路中的铜铝管接头采用插接方式焊接，且在铜管的焊接接头部位设计成前端有直管状的导向部和其后的锥形焊接面，该导向部的外径稍小于铝管内径，利用压力焊接机在铜管插入铝管的同时加热焊接而使上述锥形焊接面与铝管内壁相熔合而成。
本发明的制备方法，根据管路长度和管径的需要，选取管外径相同的铜管和铝管进行初加工，即将铜管管端的焊接部加工成外径稍小于铝管内径的直管状的导向部和其稍后的焊接面，再将铜管和铝管分别固定在压力焊接机的活动电极和固定电极的两组电极上，并控制压力焊接机使铜管移动插入铝管中，在插接过程中使硬质的铜管的焊接面将软质的铝管内壁上的氧化层磨削掉的同时对电极通电，直至铜管的焊接面包进到铝管中去后断开焊接电源，即完成铜铝组合管路的制备。
考虑到焊接效果，上述铜管的焊接面应为锥形面。也可以在这个锥形焊接面上加工成环状浅槽或螺旋线，以提高焊接熔合面积和质量
由上述方法制备的制冷系统用铜铝组合管路，其特征是铜管的外径和铝管相同，且在铜管的焊接部为前端有直管状的导向部和其后的锥形焊接面，该导向部的外径稍小于铝管内径，上述锥形焊接面与铝管内壁相合成的熔接区。
由此构筑的本发明其焊接质量好，熔合面宽，且其接头外观径向尺寸一致，对装配好的铜铝管接头进行压力焊接的焊接工艺中不添加填充金属和焊剂，且其管路的长度可为任何需要的长度。
附图说明
图1本发明的铜铝组合管路(件)分解结构示意图。
图2本发明的铜铝管组合管路结构示意图。
图3两端为铜管中间为铝管的铜铝组合制冷管路结构示意图。
其中1铜管 2焊接面 3导向部 4铝管 5熔接区 6防护层。
具体实施方式
本发明的制备方法，根据管路长度和管径的需要，选取管外径相同的铜管和铝管进行初加工，即将铜管管端的焊接部加工成外径稍小于铝管内径的直管状的导向部和其稍后的焊接面，将铝管置于UN-35-HQ压力焊接机固定电极上，为保证焊接效果，铝管应伸出一定长度，伸出部分包含在镶嵌于电极上的陶瓷块内，铜管放置在活动电极上，伸出长度略长于铝管的伸出长度，再通过压力焊接机将活动电极和铜管水平移动插入铝管中。在插接过程中使硬质的铜管的焊接面将软质的铝管内壁上的氧化层磨削掉的同时对电极通电，直至铜管的焊接面包进到铝管中去后断开焊接电源，即完成铜铝组合管路的制备。
考虑到焊接效果，上述铜管的焊接面应为锥形面，也可以在这个锥形焊接面上加工数条环状浅槽或螺旋线。且应该在焊接前擦净铜管管端上的油污，刮掉铝管管口上的内毛刺。
由上述方法制备的制冷系统用铜铝组合管路，其特征是铜管1的外径和铝管4相同，且在铜管1的焊接部为前端有直管状的导向部3和其后的锥形焊接面2，该导向部3的外径稍小于铝管4内径，上述锥形焊接面2与铝管4内壁相合成的熔接区5。
见图1，本发明的的技术特征是在铝管4的一端或两端焊接一段铜管形成铜铝管接头，为防止可能发生的腐蚀，分别在上述铝管4和熔合面5之外表面进行防腐处理，如表面喷塑、喷漆、或套热缩套作为保护层6。由本发明制成的组合管路或管件不仅能降低成本，降低铜材消耗，而且，管路节点平整美观，符合制冷管路的使用要求，尤其是接头的致密性可靠性已达到铜管的水平，
作为管路的管端的焊接部在铜管1管端加工出图示的形状，即在铜管1的前端有直管状的导向部3和稍后锥形的焊接面2，且该导向部3的外径稍小于铝管的内径，即导向部与铝管内壁有一微小的间隙，不仅便于插接，也能在技术上保证存储焊接过程中生成的飞溅物和毛刺而不对管路内部带来任何污染。按照本发明完成的铜铝结构管路或管件的内部不需要清理，因此，可以对任何长度的铜铝管进行焊接，即焊接管路的长度不受任何限制。
为更好地说明焊接过程和机理，便于理解和实施，简述焊接工艺过程如下：
a 将铝管和铜管分别置于UN-35-HQ压力焊接机左右两组电极中，在设备作用下将铜管推向铝管方向，当铜管的导向部分插入到铝管中后，硬质的铜管的锥形焊接面将软质的铝管内壁上的氧化层磨削掉，强迫铝管表面原子发生塑性变形，并使铜铝管接近到能够引起原子间力(物理接触)的作用范围以内。
b 铜铝材料达到物理接触后，在左右两组电极之间通电，原子在摩擦热和电阻热的共同作用下被激活，在铜铝管之间产生物理和化学作用，形成化学键，同时外力继续施压，在这个过程中，凭借铝管电极上镶嵌的陶瓷块的刚性固定作用，使铝管的径向扩张变形受到限制，铝管的壁厚发生了很大的塑性变形，实现焊接后铜管与铝管在外径上的一致性。
c.当铜管的锥形焊接面2进入到铝管中后，断开焊接电源、停止加压，电极松开，并恢复原位，取下工件，完成铜铝管焊接。
与平口对接的铜铝焊接方式相比，本方法加工的铜铝结构管路，尽管铜管和铝管的外径相同，但获得的确是插入式连接方式。铜管的锥形面与铝管内壁发生面接触，接触长度(沿轴向)超过8mm，实现的焊接熔合面积可以通过对接头进行解剖观察熔合线长度来评价，本发明获得的焊接熔合线长度达到3mm以上，大大的增加了焊接密封面积，明显的提高了接头的致密性，不合格率在4ppm以下，完全可以满足批量生产的要求。
使用本发明可以生产一种低成本、高度致密性、高清洁性的系统管件，尤其适合以制冷剂为载冷介质的制冷管路系统。
Claims (4)
1.一种制冷系统用铜铝组合管路的制备方法，其特征是选取管外径相同的铜管(1)和铝管(4)进行初加工，即将铜管(1)管端的焊接部加工成外径稍小于铝管(4)内径的直管状的导向部(3)和其稍后的焊接面(2)，再将铜管(1)和铝管(4)分别固定在压力焊接机的活动电极和固定电极的两组电极上，并控制压力焊接机使铜管(1)移动插入铝管(4)中，在插接过程中使硬质的铜管(1)的锥形焊接面(2)将软质的铝管(4)内壁上的氧化层磨削掉的同时对电极通电，直至铜管(1)的焊接面(2)包进到铝管(4)中去后断开焊接电源，即完成铜铝组合管路的制备。
2.一种制冷系统用铜铝组合管路，其铜管(1)的外径和铝管(4)相同，且在铜管(1)的焊接部前端为有直管状的导向部(3)和其后的锥形焊接面(2)，该导向部的外径稍小于铝管(4)内径，上述锥形焊接面(2)与铝管(4)内壁相合成的熔接区(5)，其特征是在该锥形焊接面(2)上加工有数条环状浅槽或螺旋线。
3.如权利要求4所述的制冷系统用铜铝组合管路，其特征是在上述熔接区(5)之外表面有喷塑、喷漆、或套热缩套的保护层(6)。
4.如权利要求4所述的制冷系统用铜铝组合管路，其特征是在上述铝管(4)的外表面有喷塑、喷漆、或套热缩套的保护层(6)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Qingdao Haiqing Mechanism Plant Assignor: Zuo Tiejun|Zhao Yue Contract fulfillment period: 2007.3.5 to 2012.3.4 Contract record no.: 2008370000126 Denomination of invention: Copper-aluminium combined pipeline for refrigerating system and its preparing method Granted publication date: 20070207 License type: Exclusive license Record date: 20081125 |
|
| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2007.3.5 TO 2012.3.4; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: QINGDAO CITY HAIQING MACHINE GENERAL FACTORY Effective date: 20081125 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070207 Termination date: 20180224 |