制冷设备cu-al管接头焊接设备的设计

沈阳工业大学硕士学位论文
钎缝中有脆性化合物生成使接头强度降低。

另外，冷却时钎缝里有大量沿晶界ＣｕＡｌ２析出，ＣｕＡｌ２的电极电位比Ａ１的电极电位高，易产生晶间腐蚀。

为去除致密的铝氧化膜，需使用腐蚀性大的钎剂，钎剂的残渣吸潮后形成腐蚀剂，对接头有强烈的腐蚀作用ｆ”１。

国外资料介绍需要专门的技术避免脆性，脆性是影响铜铝钎焊应用的主要障碍ｎ６１。

铜与铝采用钎焊—熔焊能获得良好接头，焊前在铜的待焊面上用钎料（如Ａ９５０％，Ｃｕｌ５．５％，Ｚｎｌ６．５％，Ｃｄｌ５％）钎焊一层约ｌｍｍ厚的金属熔敷层。

然后与铝进行氩弧焊，填充材料为含硅１００￥的铝焊丝。

此法对铝母材是熔焊，对铜母材是钎焊，焊接时尽量不要让电弧偏向铜母材的一侧ｆ１７１。

铜和铝的压焊常用的有闪光对焊、摩擦焊、冷压焊、电容储能焊、真空扩散焊等ｕ８－２０］。

１．３制冷设备制冷管路连接方法的研究进展
１．３．１制冷设备制冷管路介绍
如图１．２所示是一种电冰箱制冷系统原理图。

图１．２电冰箱新１．２．０方式制冷系统原理图
Ｆｉｇ．１．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ’ｓ∞ｗｍｏｄｅ１．２．０
证，摩擦焊工艺中的顶锻压力在铜铝接头的内外表面挤出飞溅物，因此焊后还要求对管路内外壁进行加工清理。

经过从部件到组装的产品上的多道检验发现其渗漏比例大约在０．５％左右。

图１．３铜铝管摩擦焊接头应用
Ｆｉｇ．１．３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｒｉｃｔｉｏｎＷｅｌｄｉｎｇａｔｔｈｃｊｏｉｎｔｏｆＣｕ－ＡＩｐｉｐｅ
图１．４接头管壁的剖面图４０×
Ｓｅｃｔｉｏｎｐｌａｎｏｆｊｏｉｎｔ越ｐｉｐｅｗａｌｌ４０×
ｒｉｇ．１．４
（２）储能焊：采用对接接头，虽从工艺上对最小壁厚没有要求，但某些厂家采用超薄壁厚，以期降低成本，这样会带来批量焊漏问题【２３１。

储能焊工艺中的顶锻压力在铜铝
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接头的内外表面挤出飞溅物，因此焊后也要求对管路内外壁进行清理。

经过从部件到产品的多道检验发现其渗漏比例高于摩擦焊，且比较容易产生虚焊，出现脆性接头。

储能焊接头在蒸发器中的应用方法和接头剖面与摩擦焊相似。

（３）洛克环密封：插接接头见图１．５。

其工艺为：将洛克环套到铜管上，将铜管插到铝管中，在插管管口加以甲基丙稀酸脂为基本成分的密封液１～２滴，然后用专用设备将洛克环套在接头上，使套接的铝外管受压产生弹性变形，与内部的铜管紧密接触防止渗漏，密封面上如果有划伤或微隙等缺陷，靠密封液堵漏，漏率在Ｏ．５％左右。

该工艺方法的成本较高，连接后接头不允许扳动，洛克环密封液固化温度偏高，固化时间偏长，其接头连接质量不高。

但其优点是可以在冰箱总装线上用。

图１．５洛克环接头应用
Ｆｉｇ．１．５ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬＯＫＲＩＮＧａｔｔｈｅｊｏｉｎｔ
１．３．４国外制冷系统铜铝管连接方法
国外冰箱生产中使用铜铝钎焊的产品很少见，目前主要是以爆炸焊和电阻焊过渡接头的连接较为普遍１２４－２７１。

（１）爆炸焊连接：连接接头应用方式见图１．６，因爆炸焊瞬间完成（２５００ｍ／ｓ），爆炸热来不及传递到金属材料上，所以是纯粹的冷压焊，其特征是压接面呈细波状（图１．７）。

该方法生产的接头密封长度达２０ｒａｍ，泄漏率在３．７×１０‘６以下。

是泄漏率最低的连接方法，但加工工艺复杂，需要有铝一铝接头。

图１．６爆炸焊接头应用
Ｆｉｇ．１．６Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｅｌｄｉｎｇａｔｔｈｅｊｏｉｎｔ
图１．７爆炸焊接头剖面４０×
Ｆｉｇ．１．７Ｓｅｃｔｉｏｎｐｌａｎｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｅｌｄｉｎｇａｔｔｈｅｊｏｉｎｔ４０×
（２）电阻焊方法连接：接头连接方式如图１．８所示，插接接头，接头密封面长度达到８－１０ｍｍ（如图１．９），漏率在５ｘ１０４以下，质量远优于储能焊、摩擦焊和洛克环密封。

由于管路内部不受顶锻力的影响，洁净程度高，不需清理，铝管长度不受限制，对比图１．３、图１．６和图１．８可以发现，电阻焊连接的管路系统中没有铝一铝焊点。

这种工艺目前国内只在少数大企业如海尔冰箱中使用，由于设备投资高，生产效率低，制约了它的大范围应用。

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图１．８电阻焊接头应用
ｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｌｄｉｎｇａｔｔｈｅｊｏｉｎｔ
Ｆｉｇ．１．８Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
图１．９电阻焊接头剖面４０×
Ｆｉｇ．１．９Ｓｅｃｔｉｏｎｐｌａｎｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｌｄｉｎｇａｔｔｈｅｊｏｉｎｔ４０ｘ
（３）热溶胶密封：采用密封胶密封，在密封面上增加了两道缩紧来保证密封效果（如图１．１０和图１．１１）
图１．１０热溶胶密封接头
Ｆｉｇ．１．１０Ｊｏｉｎｔｓｅａｌｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｍｏｓｏｌ
图１．１１热溶胶密封接头剖面１００×
Ｆｉｇ．１．ＩＩＳｅｃｔｉｏｎｐｌａｎｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｓｅａｌｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｍｏｓｏｌ４０ｘ
（３）钎焊：插接接头，可在线生产，采用以ＡＩ（ＯＨ）３、ＨＦ和ＫＯＨ为原材料的ＮＯＣＯＬＯＫ钎剂钎焊。

其接头形式见图１．１２，接头剖面见图１．１３。

其接头结构复杂，加工难度较大，在实际应用中限制了其大量应用。

但钎焊方法成本低，设备简单，如果选择合适的加热方法和钎料，操作将十分方便。

钎焊连接的接头漏率在５ｘ１０４以内，国内如海尔冰箱部分采用了铜铝钎焊方法在总装线生产冰箱的铜铝管接头。

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图１．１２钎焊接头结构
Ｆｉｇ．１．１２Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂｒａｚｅｄｊｏｉｎｔ
图１．１３钎焊接头剖面图ｌＯＯＸ
Ｆｉｇ．１．１３Ｓｅｃｔｉｏｎｐｌａｎｏｆｂｒａｚｅｄｊｏｉｎｔ
１．３．５各种方法比较
目前国内冰箱行业铜铝管连接的主要方法是摩擦焊、储能焊和洛克环连接等。

这些方法均存在易虚焊、漏率偏高的问题，特别目｜｝｛『采用的摩擦焊和储能焊必须先在专门生产厂生产，采用过渡铜铝接头的接头内部还需要专门的清理，导致成本增加。

正是因为
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ａ）静夹具示意图ｂ）动夹具示意图
图４．５夹具示意图
Ｆｉｇ．４．５Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｐｌａｎｏｆｃｌａｍｐｉｎｇｆｉｘｔｕｒｅｓ
ａ）支座示意图ｂ）支撑横梁示意图图４．６支座及支撑横梁示意图
Ｆｉｇ．４．６Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｐｌａｎｏｆｂｅａｒｉｎｇａｎｄｂｅａｒｉｎｇｂｅａｍｉｎｇ
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