铜管钎焊热裂纹形成的原因与分析_田泽生

铜管钎焊热裂纹形成的原因与分析

田泽生

(北京万众空调制冷设备公司)

摘　要　本文阐述了铜管钎焊裂纹形成的常见原因及其金相组织状态。关键词　铜管　钎焊　热裂纹

THE CAUSE &ANALYSIS AB OUT THE C OPPER

TUBE CRAZE DURING WELDING

TIAN Ze Sheng

(Beijing M TD Conditioning &Refrigeration Equipment Co rp .)

ABSTRACT This article elaborates the reason about copper tube craze during w elding and the state of metallic crystal

KEY W ORDS Copper -tube Welding Craze 空调制冷业中大量铜质管材用于制造换热器和输液管路。铜管之间的连接以及铜管与其它器件的连接,普遍采用火焰硬钎焊工艺。钎焊后有时会产生裂纹,造成在密封试验时泄漏。分析裂纹形成的原因主要有以下两个方面。1　操作不当造成钎焊温度过高

钎焊是利用火焰加热母材和钎料使之达到钎料的熔化温度,熔化的钎料润湿在母材的表面并填充在结合间隙中。常用的钎料如黄铜、磷铜、银铜焊丝等其熔点均在700℃以上。钎焊时对母材加热应根据其形状、大小、异质材料的导热、

散热性能

照片1　80×

以及选用的钎料种类等因素来掌握加热时间。如果加热温度过高,一种情况是使材料内部组织晶粒过分长大,此时由于晶界在高温下强度降低甚至发

生流变,导致晶间裂纹形成(照片1)。另一种可能是高温使母材局部熔化并重新结晶,此时会在熔化区产生气孔(照片2),也使钎焊密封不良。

照片2　100×

2　铜管存在自身缺陷

有两种情况值得特别重视,一是铜管在生产加工过程中造成损伤,个别部位存在微小裂纹或深入

管壁内部的缺陷(照片3、4)。恰将此处置于钎焊区,

第2卷　第2期　2002年4月 制冷与空调 REF RIG ERA T ION A ND A IR -CO ND IT IO NI NG

　V ol .2,No .2

A pril 2002

照片3管壁纵剖　30

×照片4管壁纵剖　80×

钎焊加热时随晶粒长大微裂纹或缺陷也随之扩大,

以至穿透管壁,这种巧合虽然少见,但确有发生的实例。其二是铜管材料中某些微量元素含量较高导致钎焊裂纹发生。笔者曾遇到过一例T 2铜管因含氧量高而造成的钎焊严重开裂。工艺操作正常,但钎焊后铜管出现明显的宏观裂纹,更严重的在焊接处自行断落。经取样作金相分析,发现热影响区晶界扩宽(照片5),进而作含氧量测定发现氧含量比正常值高数倍。氧在铜中呈氧化亚铜存在于晶界处,在焊接高温时与丙烷中氢发生反应生成水蒸汽,从组织内部将铜管胀裂。现在用二号磷脱氧铜制造的铜管广泛用于制冷设备,由于磷的脱氧作用使铜中氧的含量大大降低,从而避免了上述问题的发生。铜中除氧外还含有一些其它杂质元素。其含量超出正常值也是有害的,如铋、铅、硫在铜中生成低熔点化合物,大部聚集在晶界处,使铜的耐高温性能降低以至在正常的钎焊温度中仍有产生

裂纹的危险。裂纹一旦产生,由于裂纹尖端的应力

照片5　100×

效应会使裂纹随时间延续发生失稳扩展,是一种更为严重的隐患。这种裂纹不仅发生在钎焊处温度

最高的地方,在钎焊热影响区内均可发生。金相分析可发现裂纹周围的晶粒并不十分粗大(照片6、7),足以说明绝非钎焊温度过高所致,这是此类裂

照片6　100×

照片7　100×

(下转第25页)

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72· 制　冷　与　空　调 第2卷　

(1)选择更适合于描述湍浮力射流的数学模型,以便更好地处理浮力对冷风幕流动的影响。

(2)分析相对湿度对陈列柜冷风幕负荷和柜内空气流动及换热的影响。

(3)在货物堆放形式和堆放高度不同的条件下,分析它们对陈列柜柜内空气流动及换热的影响。

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(上接第72页)

纹的一个重要特征。在没有条件作金相分析的情况下,可用放大镜作仔细的宏观检查,根据同批材料在钎焊区都有可能产生裂纹的特点,便可作出裂纹性质的判断。铜中杂质过量造成的钎焊热裂纹危害极大,应给以足够的重视。在确定属于此种原因后,同批铜管不应再用于有钎焊工艺的生产中。对有钎焊裂纹的器件进行更换铜管的返修,无法返修的果断地做报废处理。同时将发生质量问题的有关信息反馈给铜管生产厂,通过交流、协商达成双方满意的解决办法。

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　第2期 晏　刚等:敞开式陈列柜冷风幕的研究状况