CN102128323A - 一种铜铝复合管与铜管的连接结构及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种铜铝复合管与铜管的连接结构，由铜铝复合管、铜管焊接构成，所述铜管的连接端设有杯形扩口管段，所述铜铝复合管插入所述杯形扩口管段，所述的杯形扩口管段顶端有喇叭口结构。本发明采用了铜铝复合管替代铜管作为空调器、冷柜、冰箱使用铜管作为换热器内部管道、连接管、循环系统管道的主材料，减少设备重量和降低产品成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属管件领域，具体涉及一种铜铝复合管与铜管的连接结构及其焊接方法。
背景技术
现有技术的空调器、冷柜、冰箱系统中一直使用铜管作为连接管的主材料(平均每台产品的管件消耗用铜2～3公斤)。但由于近年来铜材料的价格持续上涨，导致空调器、冷柜、冰箱生产成本迅速增加。因此，家电的各种零部件的铜管替代是家用空调发展的必然趋势。目前，铜材市场价格在持续上涨，而铝管材料的市场价格仅为目前铜材的三分之一左右。如果家电系统中的管件能采用铜铝复合管代替铜管，将大大降低家电的生产成本。现已有关于铜铝复合管的报道，铜铝复合管局部代替铜管成为管道系统一部分的目标得以实现。
铜铝复合管是一种外表层是铜，内层是铝的双金属结构管。铜铝复合管这种双金属结构管，外层铜的熔点温度在1088度左右，内层铝的熔点在660度左右。现有技术铜与铜焊接所用的铜磷钎料成份是铜和磷钎料，其中铜的比例为93％。磷的成份为7％，铜磷钎料的熔点在750度左右。铜铝复合管在与铜管焊接时，如果直接采用现有的铜与铜的单金属之间的焊接结构及工艺方法会存在以下缺点：
1)如图2是现有技术的铜与铜之间的焊接杯形扩口管段结构，图4是现有技术的铜与铜之间的焊接及加热结构示意图，现有技术直接在杯形扩口管段5的焊接加热部位7加热，随着加热温度升高，内层的铝管已经熔化，而外层的铜管和焊料填充区域6还受热不够，导致焊接效果极差。
2)铜铝复合管还有一个缺点，就是当受热温度超过350度后，铜层和铝层的结合面开始氧化脱离，从而降低铜铝复合管耐压能力和使用寿命等。
发明内容
本发明目的为了克服上述已有技术存在的不足，提供一种铜铝复合管与铜管的连接结构及其焊接方法，可提升铜铝复合管的耐压能力和使用寿命，降低产品的成本。
本发明采用的技术方案是，提供一种铜铝复合管与铜管的连接结构，由铜铝复合管、铜管焊接构成，所述铜管的连接端设有杯形扩口管段，所述铜铝复合管插入所述杯形扩口管段，所述的杯形扩口管段顶端有喇叭口结构。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构，所述的杯形扩口管段的深度是15mm至20mm。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构，所述的喇叭口的高度为3-6mm，斜角为20-45度。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，包括以下步骤：
第一步：铜管的端部成形杯形扩口管段；
第二步：在杯形扩口管段的开口端扩喇叭口；
第三步：在铜铝复合管上套装焊环；
第四步：将铜铝复合管插入杯形扩口管段内；
第五步：在加热部位加热使焊环熔融，焊料流入喇叭口内。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，所述的焊环距离喇叭口4-8mm。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，所述的铜铝复合管插入杯形扩口管段之间的间隙为1.5-2.5mm。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，所述加热部位是在铜管的管段内，所述加热部位距离杯形扩口管段50-80mm。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，所述加热部位是在铜铝复合管上，所述加热部位距离喇叭口50-80mm。
上述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，所述加热部位的加热温度为600-800摄氏度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、由于采用了铜铝复合管替代铜管作为空调器、冷柜、冰箱使用铜管作为换热器内部管道、连接管、循环系统管道的主材料，减少设备重量和降低产品成本。
2、解决了现有技术中直接加热焊接部位带来的内层的铝管已经熔化，而外层的铜管还受热不够的问题，让铜和铝在焊接时温度符合工艺要求。
3、避免高温加热对铜铝复合管结构的破坏，保证了铜铝复合管的质量要求。
附图说明
图1是铜铝复合管的结构示意图；
图2是现有铜管连接的铜管扩口结构示意图；
图3是本发明铜铝复合管与铜管连接结构的铜管结构示意图；
图4是现有技术的铜铜焊接的加热位置示意图；
图5是本发明的铜铝复合管与铜管连接的加热结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
本发明目的解决铜铝复合管这种双金属结构和铜管的焊接工艺，用铜铝复合管替代铜管，并应用在空调器、冷柜、冰箱系统的管件上，可以降低空调器、冷柜、冰箱产品的成本，减少对日渐稀少的铜资源的消耗。
如图1所示，铜铝复合管的表层1是铜，内层2是铝。铜铝复合管和铜管的焊接时，首先对铜管进行加工。成为杯形扩口管段3，杯形扩口管段3深度是15mm至20mm；然后在杯形扩口管段3基础上再扩一个喇叭口4，喇叭口4高度为3-6mm，斜角20-45度。参见图3。
将铜铝复合管与铜管焊接连接时，将铜铝复合管插入铜管的杯形扩口管段3内。杯形扩口管段3与插入的铜铝复合管之间的间隙控制在1.5-2.5mm之间。间隙太小，影响锡加合金的流动，锡加合金流入杯形扩口管段3与铜铝复合管之间的间隙中需要更长的时间，一方面影响效率，另一方面也可能因受时间过长，导致焊接部位温度偏高，导致铝熔化和铜铝结合层氧化等质量问题。
铜铝复合管和铜管焊接时，先添加锡加合金焊料。锡加合金焊料添加的量通过加工成一个个焊环来保证。将由锡加合金焊料制成的焊环套在铜铝复合管中，并距离喇叭口4上方4-8mm之间。放置焊环的工序可以在铜铝复合管插装的工序前完成，也可以在将铜铝复合管插装在铜管的杯形扩口管段3后，再从铜铝复合管的另一端套入管子上。
如图5所示，在焊接时，用火焰或者高频加热对加热部位10进行加热。加热部位10设置在杯形扩口管段3下面50-80mm，或在喇叭口4上方50-80mm。加热的温度控制在600-800摄氏度之间。由于加热的区域离两金属管的接口一段距离，加热区域的热量通过金属管材内传导，在到达两金属管的连接位置时，加热温度约300摄氏度左右，焊料熔化后，沿管壁流入喇叭口4，向外张开的喇叭口阻止了焊料沿杯形扩口管段3外表面流动，同时也使焊料全部流入杯形扩口管段3与铜铝复合管之间的间隙中，即焊料填充区域9内。在300摄氏度左右，焊料能保持良好的工艺性，锡加合金的焊料不会流出杯形扩口管段3形成颗粒。
Claims (9)
1.一种铜铝复合管与铜管的连接结构，由铜铝复合管、铜管焊接构成，所述铜管的连接端设有杯形扩口管段(3)，所述铜铝复合管插入所述杯形扩口管段(3)，其特征在于：所述的杯形扩口管段(3)顶端有喇叭口(4)结构。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合管与铜管的连接结构，其特征在于：所述的杯形扩口管段(3)的深度是15mm至20mm。
3.根据权利要求1所述的铜铝复合管与铜管的连接结构，其特征在于：所述的喇叭口(4)的高度为3-6mm，斜角为20-45度。
4.根据权利要求1所述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：铜管的端部成形杯形扩口管段(3)；
第二步：在杯形扩口管段(3)的开口端扩喇叭口(4)；
第三步：在铜铝复合管上套装焊环；
第四步：将铜铝复合管插入杯形扩口管段(3)内；
第五步：在加热部位(10)加热使焊环熔融，焊料流入喇叭口(4)内。
5.根据权利要求4所述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，其特征在于：所述的焊环距离喇叭口(4)4-8mm。
6.根据权利要求5所述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，其特征在于：所述的铜铝复合管插入杯形扩口管段(3)之间的间隙为1.5-2.5mm。
7.根据权利要求5所述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，其特征在于：所述加热部位(10)是在铜管的管段内，所述加热部位(10)距离杯形扩口管段(3)50-80mm。
8.根据权利要求5所述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，其特征在于：所述加热部位(10)是在铜铝复合管上，所述加热部位(10)距离喇叭口(4)50-80mm。
9.根据权利要求7或8所述的铜铝复合管与铜管的连接结构的焊接方法，其特征在于：所述加热部位(10)的加热温度为600-800摄氏度。
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