CN101077548A - 铜铝复合管道、加工设备及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种铜铝复合管道的加工设备和加工方法，可缩短加工周期，缩小铜管和铝管的结合面处的缝隙。经过改进的铜铝复合管道，在铜管和铝管的结合面处不会造成铝屑脱落，管道系统中的制冷工质也不会在此处产生冲击力，且增加铜铝接头部位的强度，铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，铜管的收口段的前端面外缘，设置有一圈倒锥形凸台，倒锥形凸台前端部的外径等于或略小于铝管的内径，倒锥形凸台前端部的外径大于倒锥形凸台的根部的外径，铝管与铜管连接处的内表面为熔合面，熔合面的形状与铜管该部位的外表面相同。
Description
技术领域
本发明涉及一种经过改进的金属管道，适用于在空调器、冷柜、冰箱等产品的生产过程中所使用的金属管道系统，尤其涉及由铜管和铝管复合连接构成的金属管道系统及其加工设备和加工方法。
背景技术
由于铜材料具有强度高、延展性好、熔点高等特点，在空调器、冷柜、冰箱等产品的生产过程中，通常，需使用大量的铜管作为换热器内部管道、连接管、以及循环系统管道的主要组成部分，根据产品型号大小的不同，铜管往往是将成卷的铜管切割成0.4-5米长，再折弯加工而成。由于生产规模的要求，国内电器类生产企业目前的生产能力急需不断提高，以此来降低生产成本，如何实现在现有基础上，通过对设备和产品结构的改进，提高整体的生产效率和操作的方便性，是厂家迫切需要解决的问题。同时，由于近年来铜材料的价格急剧上涨，厂家一直在寻求一种成本低廉、可靠方便的连接管路来局部或全部替代铜管，以期在不影响产品性能的同时，降低产品的物料成本。由于铜材料的价格是铝材料的2倍以上，现有技术中，已实现由铝管局部替代铜管而成为管道系统的一部分。由于铝管硬度较低，结合面密封性不好，只适合使用在较长的不需要和其他管接头进行反复拧合等操作的管路主体段，例如连接管的中间段等部位，因此，在铝管复合连接的管道系统中，会出现多处铜管和铝管相连接的过渡部分。由于铜材料具有强度高、延展性好，铜管和铝管相连接的部位，需要将铜管进行缩口处理后，将铜管插入铝管中，采用电阻焊接为一体。现有技术中的铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周。铜管的过渡段有两种实现方式，可为一种斜锥面，也可为一种缩口过渡面，所述缩口过渡面与实施例一的斜锥面相比，缩口过渡面沿管道中心方向的尺寸小与斜锥面沿管道中心方向的尺寸，即铜管的主管道段与柱直段的距离大大缩短。采用缩口过渡面的铜管结构，利用缩管工艺可以方便快捷地形成主管道段、过渡段和收口段；而采用斜锥面的铜管结构，则需要制作专门的模具，才能加工出来。对与大规模生产而言，采用缩口过渡面的铜管结构更符合降低成本的要求。
现有技术铜铝复合管道焊接方法包括如下步骤：
1、将铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周；
2、电阻焊接机床通电，铝管与铜管接触部分逐渐熔解；
3、将铜管向铝管主管道段推进，直至铝管将铜管过渡段和收口段完全包围；
4、冷却铜铝复合管道的熔合面；
5、各加工设备复位，取出产品。
采用上述方法加工的铜铝复合管道，由于铝管是在逐渐熔解过程中被推进，该步骤加工时间较长，生产效率较低。尤其对于过渡段采用缩口过渡面方式的铜铝复合管道，由于缩口过渡面急剧变化，且由于铝的熔点比铜的熔点低400℃左右，在焊接过程中，难以实现原子间的结合，因此在铜管和铝管的结合面处，往往不可避免地存在缝隙，铝材容易被挤出铜铝结合面区域，造成管内有铝屑，在产品实际应用中，影响管内介质流动性，长时间工作铝屑脱落就会造成系统里面的堵塞，破坏系统清洁度，从而降低产品性能和寿命；且由于在铜管和铝管的结合面存在缝隙，管道系统中的制冷工质流动中，将对此处产生冲击力，导致管道在此处断裂。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种铜铝复合管道的加工设备和加工方法，可缩短加工周期，缩小铜管和铝管的结合面处的缝隙。
本发明的另一个目的是提供一种经过改进的金属管，包括有铜管和铝管结合而成，在铜管和铝管的结合面处不会造成铝屑脱落，管道系统中的制冷工质也不会在此处产生冲击力，且增加铜铝接头部位的强度。
本发明的目的是这样实现的：
一种铜铝复合管道的加工设备，包括有电阻焊接机床，所述电阻焊接机床设置有：机架、工件夹紧模、夹紧气缸、冷却水系统以及控制系统；所述工件夹紧模分为可分开的两部分组成，所述工件夹紧模的两部分闭合时，内部即封闭成圆柱形的空腔，所述待加工的铜铝复合管道放置于所述空腔中，所述工件夹紧模夹紧所述待加工的铜铝复合管道；所述夹紧气缸与所述工件夹紧模相连，驱动工件夹紧模运动；所述工件夹紧模内设置有冷却水系统循环管道；其中，所述电阻焊接机床还设置有用于扩张铜管内腔的胀杆装置和胀杆推动气缸，所述胀杆装置包括有胀杆、胀头和紧固件。
一种铜铝复合管道的加工方法，所述铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，所述铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，所述铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，所述铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，所述铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，所述加工方法包括如下步骤：
第一步：将铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周；
第二步：夹紧气缸驱动工件夹紧模的上半部分向下运动，先夹紧工件铝管段；
第三步：胀杆推动气缸推动胀杆装置伸进铜管收口段的内腔，将铜管收口段的内腔进行扩张，使铜管外径与铝管内径紧密结合，此后工件铜管段被夹紧；
第四步：电阻焊接机床通电，铝管与铜管接触部分产生大量热量，铝管接触面逐渐熔解；
第五步：与第四步同时，胀杆推动气缸推动胀杆装置退出铜管收口段的内腔；
第六步：冷却水系统对铜铝复合管道熔合面附近加以冷却；
第七步：夹紧气缸驱动工件夹紧模的上半部分向上运动，松开工件；
第八步：各加工设备复位，取出产品。
一种铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，所述铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，所述铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，所述铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，所述铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，其中，所述铜管的收口段的前端面外缘，设置有一圈倒锥形凸台，所述倒锥形凸台前端部的外径等于或略小于所述铝管的内径，所述倒锥形凸台前端部的外径大于所述倒锥形凸台的根部的外径，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面，所述熔合面的形状与所述铜管该部位的外表面相同。
本发明的铜铝复合管道，克服了电阻焊接铜铝接头时容易出现管内铝屑的问题，造成清理管内毛刺出现的困难，采用在铜铝管结合部分的铜管端部增加一个倒锥，既防止内孔出现铝，同时增加铜铝接头强度。本技术能使铜铝管很好地连接，管内不出现毛刺，接头强度增高，从而提高产品性能和质量，延长产品使用寿命。本发明的铜铝复合管道的加工方法，由于增加了胀杆推动气缸推动胀杆装置伸进铜管收口段的内腔将铜管收口段的内腔进行扩张这一步骤，对于加工采用缩口过渡面的铜管，仍然能够缩短加工周期，缩小铜管和铝管的结合面处的缝隙。
附图说明
附图1为本发明铜铝复合管道实施例一铜管和铝管焊接前的结构示意图；
附图2为本发明铜铝复合管道实施例一铜管和铝管焊接后的结构示意图；
附图3为本发明铜铝复合管道实施例二铜管和铝管焊接前的结构示意图；
附图4为本发明铜铝复合管道实施例二铜管和铝管焊接后的结构示意图；
附图5为本发明铜铝复合管道加工时胀杆推动气缸推动胀杆装置伸进铜管收口段的内腔的示意图；
附图6为本发明铜铝复合管道加工时铜管收口段的内腔进行扩张后的示意图。
附图中：
1、铜管主管道段 12、斜锥面 13、柱面段 14、倒锥 2、铝管 3、熔合面4、铜管主管道段 42、缩口过渡面 43、柱面段 44、倒锥 5、铝管6、熔合面 7、胀杆装置 71、胀杆 72、胀头 73、紧固螺杆。
具体实施方式
本发明公开的一种铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，所述铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，所述铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，所述铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，所述铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，其中，所述铜管的收口段的前端面外缘，设置有一圈倒锥形凸台，所述倒锥形凸台前端部的外径等于或略小于所述铝管的内径，所述倒锥形凸台前端部的外径大于所述倒锥形凸台的根部的外径，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面，所述熔合面的形状与所述铜管该部位的外表面相同。
实施例一：
如图1，图2所示，所述铜铝复合管道接头形式是采用铜管与铝管相同的外径，所述铜铝包括主管道段1、过渡段和收口段，所述过渡段为斜锥面12，所述收口段为柱直段13，铜管接头部位柱面段13的前端带一个倒锥形凸台14，所述柱面段13与铜管主管道段1采用斜锥面12相连，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面3，所述熔合面3的形状与所述铜管该部位的外表面相同。倒锥形凸台14可以阻挡铝屑流出熔合面3，同时可以阻挡制冷工质流动时对此处产生冲击力，防止管道系统内表面出现铝屑；所述柱面段13的外径略小于铝管内径，作用是保留焊接过程中铝的残留物；采用铜管的斜锥面与铝管配合，在焊接时铜铝互相对压，使铜铝很好的熔合。
所述倒锥形凸台前端部的外径大于所述倒锥形凸台的根部的外径，所述倒锥形凸台14截面的形状可以为：不规则形、球形、三角形或其他形状，优选的形状是，所述倒锥形凸台14截面的形状为锥面。
实施例二：
如图3，图4所示，所述铜铝复合管道接头形式是采用铜管与铝管相同的外径，所述铜铝复合管道接头的铜管包括主管道段4、过渡段和收口段，所述过渡段为缩口过渡面42，所述收口段为柱直段43，铜管接头部位柱面段43的前端带一个倒锥形凸台44，所述柱面段43与铜管主管道段4采用缩口过渡面42相连，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面6，所述熔合面6的形状与所述铜管该部位的外表面相同。倒锥形凸台44可以阻挡铝屑流出熔合面6，同时可以阻挡制冷工质流动时对此处产生冲击力，防止管道系统内表面出现铝屑；所述直面段43的外径略小于铝管内径，作用是保留焊接过程中铝的残留物；采用铜管的斜锥面与铝管配合，在焊接时铜铝互相对压，使铜铝很好的熔合。
所述缩口过渡面42与实施例一的斜锥面12相比，缩口过渡面42沿管道中心方向的尺寸小于斜锥面12沿管道中心方向的尺寸，即铜管的主管道段4与柱面段43的距离大大缩短。采用实施例二的铜管结构，采用缩管工艺可以方便快捷地形成主管道段4、过渡段和收口段；而采用实施例一的铜管结构，则需要制作专门的模具，才能加工出来。
本发明还公开了一种铜铝复合管道的加工设备，包括有电阻焊接机床，所述电阻焊接机床设置有：机架、工件夹紧模、夹紧气缸、冷却水系统以及控制系统；所述工件夹紧模分为可分开的两部分组成，所述工件夹紧模的两部分闭合时，内部即封闭成圆柱形的空腔，所述待加工的铜铝复合管道放置于所述空腔中，所述工件夹紧模夹紧所述待加工的铜铝复合管道；所述夹紧气缸与所述工件夹紧模相连，驱动工件夹紧模运动；所述工件夹紧模内设置有冷却水系统循环管道；其中，所述电阻焊接机床还设置有用于扩张铜管内腔的胀杆装置和胀杆推动气缸，所述胀杆装置7包括有胀杆71、胀头72和紧固件。所述胀头72的外径大于所述铜管收口段的内径。
所述紧固件为一种紧固螺杆73。
所述夹紧气缸和胀杆推动气缸均固定在所述机架上。
所述工件夹紧模分为可分开的上、下两部分组成，所述夹紧气缸竖直地位于工件夹紧模上方，所述工件夹紧模上部分与所述夹紧气缸连接，通过气缸的反复运动驱动所述工件夹紧模上部分上下移动。
所述胀杆推动气缸与胀杆71相连接，所述胀杆推动气缸与胀杆71均为水平方向设置，所述所述胀杆推动气缸的反复运动驱动所述胀杆71水平移动。
所述冷却水系统包括有循环水管以及压缩机。
所述控制系统包括有可编程控制器。
本发明另外还公开了一种铜铝复合管道的加工方法，所述铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，所述铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，所述铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，所述铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，所述铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，所述加工方法包括如下步骤：
第一步：将铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周；
第二步：夹紧气缸驱动工件夹紧模的上半部分向下运动，先夹紧工件铝管段；
第三步：胀杆推动气缸推动胀杆装置伸进铜管收口段的内腔，将铜管收口段的内腔进行扩张，使铜管外径与铝管内径紧密结合，此后工件铜管段被夹紧；
第四步：电阻焊接机床通电，铝管与铜管接触部分产生大量热量，铝管接触面逐渐熔解；
第五步：与第四步同时，胀杆推动气缸推动胀杆装置退出铜管收口段的内腔；
第六步：冷却水系统对铜铝复合管道熔合面附近加以冷却；
第七步：夹紧气缸驱动工件夹紧模的上半部分向上运动，松开工件；
第八步：各加工设备复位，取出产品。
如附图5、6所示，发明铜铝复合管道加工时铜管收口段的内腔进行扩张后，铝管与铜管结合面处的缝隙被消除。整个加工过程为5秒钟之内完成，大大提高的生产效率。
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术熟练人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种铜铝复合管道的加工设备，包括有电阻焊接机床，所述电阻焊接机床设置有：机架、工件夹紧模、夹紧气缸、冷却水系统以及控制系统；所述工件夹紧模分为可分开的两部分组成，所述工件夹紧模的两部分闭合时，内部即封闭成圆柱形的空腔，所述待加工的铜铝复合管道放置于所述空腔中，所述工件夹紧模夹紧所述待加工的铜铝复合管道；所述夹紧气缸与所述工件夹紧模相连，驱动工件夹紧模运动；所述工件夹紧模内设置有冷却水系统循环管道；其特征在于，所述电阻焊接机床还设置有用于扩张铜管内腔的胀杆装置和胀杆推动气缸，所述胀杆装置(7)包括有胀杆(71)、胀头(72)和紧固件。
2、根据权利要求1所述的铜铝复合管道的加工设备，其特征在于，所述工件夹紧模分为可分开的上、下两部分组成，所述夹紧气缸竖直地位于工件夹紧模上方，所述工件夹紧模上部分与所述夹紧气缸连接，通过气缸的反复运动驱动所述工件夹紧模上部分上下移动。
3、根据权利要求1或2所述的铜铝复合管道的加工设备，其特征在于，所述胀杆推动气缸与胀杆(71)相连接，所述胀杆推动气缸与胀杆(71)均为水平方向设置，所述胀杆推动气缸的反复运动驱动所述胀杆(71)水平移动。
4、一种使用如权利要求3所述的铜铝复合管道的加工设备加工铜铝复合管道的方法，所述铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，所述铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，所述铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，所述铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，所述铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，所述加工方法包括如下步骤：
第一步：将铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周；
第二步：夹紧气缸驱动工件夹紧模的上半部分向下运动，先夹紧工件铝管段；
第三步：胀杆推动气缸推动胀杆装置将伸进铜管收口段的内腔，将铜管收口段的内腔
进行扩张，使铜管外径与铝管内径紧密结合，此后工件铜管段被夹紧；
第四步：电阻焊接机床通电，铝管与铜管接触部分产生大量热量，铝管接触面逐渐熔解；
第五步：与第四步同时，胀杆推动气缸推动胀杆装置退出铜管收口段的内腔；
第六步：冷却水系统对铜铝复合管道熔合面附近加以冷却；
第七步：夹紧气缸驱动工件夹紧模的上半部分向上运动，松开工件；
第八步：各加工设备复位，取出产品。
5、一种如权利要求4所述的加工方法加工的铜铝复合管道，包括有铜管和铝管通过焊接方式紧密连接而成，所述铜管的外径大于或等于所述铝管的外径，所述铜管包括有主管道段、过渡段和收口段依次连接而成，所述铝管的内径大于所述铜管收口段的外径，所述铝管套设在所述铜管的过渡段和收口段的外周，其特征在于，所述铜管的收口段的前端面外缘，设置有一圈倒锥形凸台，所述倒锥形凸台前端部的外径等于或略小于所述铝管的内径，所述倒锥形凸台前端部的外径大于所述倒锥形凸台的根部的外径，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面，所述熔合面的形状与所述铜管该部位的外表面相同。
6、根据权利要求5所述的铜铝复合管道，其特征在于，所述铜铝复合管道接头形式是采用铜管与铝管相同的外径，所述铜铝复合管道接头的铜管包括主管道段(1)、过渡段和收口段，所述过渡段为斜锥面(12)，所述收口段为柱面段(13)，铜管接头部位柱直段(13)的前端带一个倒锥形凸台(14)，所述柱面段(13)与铜管主管道段(1)采用斜锥面(12)相连，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面(3)，所述熔合面(3)的形状与所述铜管该部位的外表面相同。
7、根据权利要求5或6所述的铜铝复合管道，其特征在于，所述倒锥形凸台前端部的外径大于所述倒锥形凸台的根部的外径。
8、根据权利要求7所述的铜铝复合管道，其特征在于，所述倒锥形凸台(14)截面的形状为锥面。
9、根据权利要求5所述的铜铝复合管道，其特征在于，所述铜铝复合管道接头形式是采用铜管与铝管相同的外径，所述铜管包括主管道段(4)、过渡段和收口段，所述过渡段为缩口过渡面(42)，所述收口段为柱面段(43)，铜管接头部位柱面段(43)的前端带一个倒锥形凸台(44)，所述柱面段(43)与铜管主管道段(4)采用缩口过渡面(42)相连，所述铝管与所述铜管连接处的内表面为熔合面(6)，所述熔合面(6)的形状与所述铜管该部位的外表面相同。
10、根据权利要求6或9所述的铜铝复合管道，其特征在于，所述柱直段(43)的外径略小于铝管内径。
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