CN104015019A - 一种集气管部件的制造方法及使用该集气管部件的热交换器 - Google Patents

Abstract

一种集气管部件的制造方法和使用该集气管部件的热交换器,所述集气管部件制造包括步骤A10：制备铝质金属材料的主集气管，制备铜质金属的连接管，制备不锈钢金属材质的过渡管；步骤A20：在所述过渡管与所述连接管的预设的焊接区域预置第一焊接材料，将所述过渡管通过过盈或过渡配合设置在所述连接管的一端构成接管组合件；步骤A30：将所述接管组合件放置在炉焊设备中焊接制成接管部件；步骤A40：在所述主集气管与所述过渡管的预设的焊接区域预置第二焊接材料,将所述主集气管通过过盈或过渡配合设置在所述接管部件上的一端构成集气管组合件；步骤A50：将所述集气管组合件放置在炉焊设备中焊接制成集气管部件，本发明简化了工艺,提高了产品的气密可靠性和耐腐蚀性。

Description

一种集气管部件的制造方法及使用该集气管部件的热交换器

技术领域

本发明属于制冷技术领域，尤其涉及一种集气管部件的制造方法和使用该集气管部件的换热器。

背景技术

现有技术的空调或其他形式的热泵型制冷系统通常如图1所示,包括压缩机101、第一热交换器102和第二热交换器103、节流元件104等功能部件，以及将各功能部件密闭连通形成介质流通通路的管路连接件105，其工作原理如下：在制冷状态下，制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机101吸入并压缩为高压蒸汽后排至第二热交换器103(冷凝器)，同时风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流元件104等功能部件后通过流路分配器106进行流路优化后进入第一热交换器102(蒸发器)，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时风扇使空气不断进入蒸发器进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内，从而使室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。制热状态下制冷剂的流路正好相反，在此不再赘述。

在上述的制冷空调系统中，为了优化流路结构，达到充分的热交换的目的，通常在热交换器的出口端连接有集气管107。

图2是现有技术的一种典型的集气管部件，一般由铜质材料加工成型主集气管3′，在主集气管3′的管壁上焊接若干同样由铜质材料加工成型的支管4′，各支管4′与蒸发器的出口端连接。主集气管3′的一端与空调系统的管路件焊接连接，相对的另一端作密封处理。这种集气管部件往往存在以下技术问题：

随着工业技术的不断发展，要求具有大冷吨能力的商用空调的使用也不断加大，作为大冷吨的空调系统，介质循环系统的压力较高，要求气密压力提高，以铜质材料为主的集气管组件体积庞大，消耗铜材较多，不利于成本的控制。在专利号为CN201120457246.3的中国专利中，公开了一种中间为不锈钢管过渡管，一端为铜管而另一端为铝管的改进结构，此结构采用炉中钎焊焊接。但是，由于铝质金属材料、不锈钢及铜质材料之间的焊接性能差异较大，如在同样的焊接条件下实施焊接，对焊料的选择要求高，工艺控制不稳定，焊接后的性能较差。理论上设置焊接参数的温度范围较广，三种材料很难兼顾抗氧化性，需要在后续工序中要增加表面处理环节，易造成成本增加，对环境影响很大，所以实用性差。

因此，如何克服现有技术的不足，提供一种既能降低制造成本，又能保证产品的气密性和耐腐蚀的集气管部件的制造方法和使用该方法的热交换器，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术课题，本发明提出了一种集气管部件的制造方法及使用该集气管的换热器。

本发明提出的集气管部件的制造方法，包括步骤A10：制备铝质金属材料的主集气管，制备铜质金属的连接管，制备不锈钢金属材质的过渡管；步骤A20：在所述过渡管与所述连接管的预设的焊接区域预置第一焊接材料，将所述过渡管通过过盈或过渡配合设置在所述连接管的一端构成接管组合件；步骤A30：将所述接管组合件放置在炉焊设备中焊接制成接管部件；步骤A40：在所述主集气管与所述过渡管的预设的焊接区域预置第二焊接材料,将所述主集气管通过过盈或过渡配合设置在所述接管部件上的一端构成集气管组合件；步骤A50：将所述集气管组合件放置在炉焊设备中焊接制成集气管部件。

进一步，如上述集气管部件的制造方法，所述第一焊接材料的熔化温度大于所述第二焊接材料的熔化温度；所述步骤A30中的炉焊温度大于所述步骤A50中的炉焊温度；

进一步，所述第一焊接材料的焊接熔化温度在750°～1020°之间；所述第二焊接材料的焊接熔化温度在480°～580°之间；

进一步，所述第一焊接材料为焊接熔化温度在840°～1020°之间的青铜焊料；所述第二焊接材料为焊接熔化温度在520°～580°之间的铝金属焊料；

进一步，所述步骤A30中炉焊温度控制在840°～1080°之间，并在该温度下保持5～30分钟；

进一步，所述步骤A50中炉焊温度控制在580°～650°之间，并在该温度下保持5～30分钟；

优选地，所述步骤A10还包括：在主集气管的与所述过渡管配合的一端进行扩口形成第一扩口部；所述步骤A40还包括：将所述过渡管通过过盈或过渡配合的方式插入到所述主集气管的第一扩口部中，所述第二焊接材料为焊环并设置在所述第一扩口部的内底部或所述扩口部的外端部；

优选地，所述步骤A10还包括：在所述过渡管的与所述主集气管配合的一端进行缩口形成缩口部；所述步骤A40还包括：将所述过渡管的缩口部通过过盈或过渡配合的方式插入到所述主集气管中，所述第二焊接材料为焊环并设置在所述缩口部的外底部。

同时，本发明还提出了一种热交换器，包括热交换器本体和集气管部件，所述热交换器本体包括换热片和换热管，所述换热片和换热管由铝质金属材料制成，所述集气管部件使用上述集气管部件的制造方法。

进一步，如上述热交换器，所述步骤A10还包括：制备铝质金属材料的换热片和换热管；所述步骤A40还包括：将所述换热片通过过盈或过渡配合设置在所述换热管上构成热交换器本体组合件，在所述换热片与所述换热管的预设的焊接区域预置第三焊接材料，在所述集气管组合件与所述热交换器本体组合件的预设的焊接区域预置第四焊接材料，将所述集气管组合件通过过盈或过渡配合设置在热交换器本体组合件上构成热交换器组合件；所述步骤A50还包括：将组合后的热交换器组合件放置在炉焊设备中焊接制成热交换器。

本发明提供的集气管部件的制造方法及使用该集气管部件的换热器，其集气管部件在铝质金属材料的集气管与铜质金属材料的接管之间焊接不锈钢过渡管。不锈钢过渡管与铜管先采用较高温度的炉中钎焊，再与铝金属材料的主集气管进行温度较低的炉中钎焊。这样的工艺设计，一方面可以针对不同金属材料特性控制焊接参数，增加焊缝强度和提高焊缝的耐温性，同时适当通过调整两次炉焊的温度差，保证不锈钢表面还原良好，提高了产品耐久性。

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附图说明

图1：一种常用的空调系统示意图；

图2：现有技术的一种集气管部件的结构示意图；

图3：本发明提供的一种集气管部件的制造方法的步骤示意图；

图4：本发明提供的一种热交换器的制造方法的步骤示意图；

图5：本发明提供的一种集气管部件的结构示意图；

图6：本发明提供的一种热交换器的结构示意图；

图7：图5中的集气管部件的一种优选的装配结构放大示意图；

图8：另一种优选的集气管部件的装配结构放大示意图。

图3-图8中符号说明：

1-连接管、2-过渡管；

21-第二扩口部、22-端部、23-缩口；

3-主集气管、31-第一扩口部；

4-支管、5-封盖；

10-集气管部件、20-热交换器本体；

30-换热片、40-换热管；

61-第一焊接材料、62-焊接材料；

101-压缩机、102-第一热交换器；

103-第二热交换器；

104-节流元件；

105-管路连接件；

106-流路分配器；

107-集气管。

具体实施方式

以下结合具体实施例的介绍，对本发明的技术进行阐述。

图3为本发明提供的一种集气管部件的制造方法的步骤示意图；图5为本发明提供的一种集气管部件的结构示意图；图7为图5中的集气管部件的一种优选的装配结构放大示意图。

如图3、图5及图7所示。集气管部件10由主集气管3作为主体结构，在主集气管3的一端焊接有封盖5进行密封，在主集气管3的另一端连接连接管1，连接管1与制冷系统的管路连接。

在本实施例中，主集气管3的侧面还焊接有若干支管4，支管4用于与热交换器本体20的换热管40连接(具体参见图6)。

当然也可以将支管作为热交换器本体的一部分来制造，热交换器本体通过其支管与主集气管直接焊接连接。

热交换器本体20包括换热片30和换热管40。换热管40与主集气管3密闭连通用于制冷剂通过换热，换热片30焊接在换热管40上与周围环境进行热交换。

为了减少铜材料的使用以降低成本，主集气管3使用了铝材金属制成，也便于与使用铝质金属材料的换热管40之间实现可焊性焊接。为便于与铜金属材料制成的制冷系统的管路连接，连接管1使用铜金属材制成。

为了将主集气管3与连接管1实现良好的固定连接，在主集气管3与连接管1之间增设了使用不锈钢材料制成的过渡管2。通过设置该过渡结构，焊接后铝质金属材料与铜质金属材料之间不会产生电位差腐蚀，提高焊接工艺的可靠性，避免出现焊接晶粒度超差。为达到上述集气管部件10的工艺可焊性，减少工艺缺陷和提高可靠性，其一种具体地制造方法介绍如下：

步骤A10：制造和准备各需组装的零件：如制备铝金属管材质的主集气管3，如主集气管3结构上带有若干支管4，也需要制备若干支管4。在主集气管3的一端扩口形成第一扩口部31，便于过渡管2能插入到第一扩口部31内焊接固定；制备铜金属管材质的连接管1，在连接管1的一端缩口或扩口以便于与制冷系统中的管路件焊接连接；制备不锈钢金属管材质的过渡管2，在过渡管2的一端扩口形成第二扩口部21，以便于连接管1能插入到第二扩口部21内焊接固定。

步骤A20：在过渡管2与连接管1的预设的焊接区域预置第一焊接材料61，在本具体实施中，焊接材料可以是焊环，先套入连接管1一端，再将连接管1通过过盈或过渡配合插入到过渡管2的扩口部21内，并使焊环置于过渡管2的第二扩口部21的外端部，构成接管组合件(见图7)。当然也可以先将连接管1通过过盈或过渡配合插入到过渡管2的扩口部21内，再在过渡管2与连接管1的连接位置放置焊料。

在该步骤中，第一焊接材料61的焊接熔化温度优选地选用在750°～1020°之间，作为优选方案，选用焊接熔化温度在840°～1020°的青铜焊环材料，可以保证不锈钢材料与铜材料之间的焊接质量。

步骤A30：将步骤A20制成的接管组合件，放置在炉焊设备中焊接制成接管部件。在该步骤中，炉中钎焊的温度参数优选控制在840°～1020°之间，并保持在该温度下焊接时间为5-30分钟，在这种参数下完成焊接，不锈钢表面焊接缺陷能得到控制。

需要说明的是，一般的炉焊设备为钢带连续移动式的设备，包括预热区、焊接区和保温区。而本具体方案中的温度和时间参数是焊接件在设备中的焊接区域的参数。

步骤A40：将步骤A30制成的接管部件的过渡管2的一端，套入作为第二焊接材料62的铝焊环(可以是以铝金属为主体的合金焊料)，再通过过盈或过渡配合方式，将过渡管2插入到主集气管3的第一扩口部31中固定，并使焊环置于第一扩口部31的外端部，构成集气管组合件(见图7)。

在该步骤中，第二焊接材料62的焊接熔化温度应小于第一焊接材料61的焊接熔化温度。优选地，第二焊接材料62的焊接熔化温度选用在480°～580°之间，优选地选用焊接熔化温度在520°～580°之间的铝质焊环，这样便于提高铝质金属材料的主集气管与不锈钢之间的焊接可靠性，也不会对前次焊接的质量产生二次影响，焊接过程易于控制。

步骤A50：将步骤A40制成的集气管组合件放置在炉焊设备中焊接制成集气管部件。

在该步骤中，炉中钎焊的温度参数优选地控制在580°～650°之间，焊接时间控制在5-30分钟，在这种参数下焊接，不会使步骤A30中已经焊接的不锈钢与铜材的结合区域产生二次热影响，铝材的焊接缺陷也能得到控制。

在该具体事实例中，考虑到不锈钢管与铝管的热膨胀系数相差大，而铝焊料的流动性又差，所以将不锈钢的过渡管2的端部22深入到铝质材料的主集气管3内部，利于铝焊料在流动和提高焊接强度，同时在不锈钢管和铝管进行炉中保护焊接时，即使不锈钢管伸入段的表面氧化产生晶粒度超差也不会对整体产品产生质量影响，所以大幅度降低制造的材料成本，简化了工艺，同时提高产品的可靠性。

图8为集气管部件的另一种优选的装配结构放大示意图。

如图8所示。与前述方案不同的在于：在该具体的实施例中，在步骤A10中，制备铝质材料的主集气管3；制备不锈钢材质的过渡管2，在过渡管2的一端扩口形成第二扩口部21，在过渡管2的另一端缩口形成缩口部23。在步骤A40中，在过渡管2的一端套入第二焊接材料62，再通过过盈或过渡配合方式将过渡管2的缩口部23插入到主集气管3中，第二焊接材料62置于缩口部的外底部构成集气管组合件。这样的制造方法，也可以增加焊料的流动性，提高了产品的整体质量。

在以上具体实施例中，第一焊接材料或第一焊接材料为焊环，预设置在两个管件的焊接区域，需要说明的是，本说明书中的“预设的焊接区域”是指在焊接前将焊料设置在该区域，能够使两个待固接的管件在高温下实施焊接固接。在本实施例中，具体可以设置在两个管件连接部的外部，本领域的技术人员可以延伸设计方案，如将焊接材料至于管材的内部(如扩口的底部)，或两个管件连接区域的内外壁之间；当然也可以考虑将第一焊接材料或第二焊接材料换成液体或混合物焊剂，涂在两管的结合处，实现焊接固定的作用，在此都不在赘述。

图6为本发明给出的一种热交换器的结构示意图；图4为热交换器的制造方法的步骤示意图。

如图6和图4所示。本发明提供的一种具体化的热交换器，包括热交换器本体20和集气管部件10，热交换器本体20包括换热片30和换热管40。而集气管部件10使用了前述公开的集气管部件的制造方法。该热交换器的一种具体的制造方法将在以下说明，应该说明的是，由于热交换器使用前述集气管部件的制造方法。所以一些与前述技术方案相同的说明可参照上述介绍，将省略。

步骤A10：制造和准备进行组装零件的。如制备铝质金属材质的主集气管3，在主集气管3的一端扩口形成第一扩口部31；制备铜质金属管材的连接管1，在连接管1的一端缩口或扩口；制备不锈钢金属管材的过渡管2。在过渡管2的一端扩口形成第二扩口部21；制备铝材金属材质换热片30和换热管40。

步骤A20：在过渡管2与连接管1的预设的焊接区域预置第一焊接材料61，将连接管1的一端通过过盈或过渡配合插入到所述过渡管2的第二扩口部21内构成接管组合件。

步骤A30，将步骤A20制成的接管组合件，放置在炉焊设备中焊接制成接管部件。

步骤A40，将步骤A30制成的接管部件的过渡管2的一端，套入作为第二焊接材料62的铝焊环，通过过盈或过渡配合方式插入到主集气管3的第一扩口部31中；将换热片30通过过盈或过渡配合设置在换热管40上构成热交换器本体组合件，在换热片30与换热管40的预设的焊接区域预置第三焊接材料(图中已省略)；在集气管组合件与热交换器本体组合件的预设的焊接区域预置第四焊接材料(图中已省略)，将集气管组合件通过过盈或过渡配合设置在热交换器本体组合件上构成热交换器组合件。

步骤A50：将组合后的热交换器组合件放置在炉焊设备中焊接制成热交换器部件。(应该说明的是，该“热交换器组合件”包含了“集气管组合件”的要素，即该步骤包含了前述的集气管组合件的相应的步骤)。本具体实施例中，作为优选的方案，第三焊接材料及第四焊接材料，与第二焊接材料的焊接熔化温度相等，所以可以将热交换器本体组件的焊接纳入集气管组合件的第二次焊接中，工艺更加简单，避免了多次焊接的热影响，使热交换器更加可靠。

以上仅是为能更好的阐述本发明的技术方案所例举的优选实施方式，应当指出，为便于说明本发明的技术思想，在具体方案中详细的对每个步骤中的项目以顺序说明。但是，在不因影响本发明的技术思路和所能得到的有益贡献的前提下，对于本技术领域的普通技术人员来说，在以上各步骤中，前后的加工顺序是可以调整的；同时在本发明中提到的“铝质金属材料”和“铜质金属材料”，是指以铝或铜为主体成份的金色材料，可以是单金属，也可以是铝合金或铜合金等。同时在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，所有这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集气管部件的制造方法，包括步骤A10：制备铝质金属材料的主集气管，制备铜质金属的连接管，制备不锈钢金属材质的过渡管；步骤A20：在所述过渡管与所述连接管的预设的焊接区域预置第一焊接材料，将所述过渡管通过过盈或过渡配合设置在所述连接管的一端构成接管组合件；步骤A30：将所述接管组合件放置在炉焊设备中焊接制成接管部件；步骤A40：在所述主集气管与所述过渡管的预设的焊接区域预置第二焊接材料,将所述主集气管通过过盈或过渡配合设置在所述接管部件上的一端构成集气管组合件；步骤A50：将所述集气管组合件放置在炉焊设备中焊接制成集气管部件。

2.如权利要求1所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述第一焊接材料的熔化温度大于所述第二焊接材料的熔化温度；所述步骤A30中的炉焊温度大于所述步骤A50中的炉焊温度。

3.如权利要求2所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述第一焊接材料的焊接熔化温度在750°～1020°之间；所述第二焊接材料的焊接熔化温度在480°～580°之间。

4.如权利要求3所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述第一焊接材料为焊接熔化温度在840°～1020°之间的青铜焊料；所述第二焊接材料为焊接熔化温度在520°～580°之间的铝金属焊料。

5.如权利要求2-4任一项所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述步骤A30中的炉焊温度控制在840°～1080°之间，并在该温度下保持5～30分钟。

6.如权利要求5所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述步骤A50中的炉焊温度控制在580°～650°之间，并在该温度下保持5～30分钟。

7.如权利要求1-4任一项所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述步骤A10还包括：在主集气管的与所述过渡管配合的一端进行扩口形成第一扩口部；所述步骤A40还包括：将所述过渡管通过过盈或过渡配合的方式插入到所述主集气管的第一扩口部中，所述第二焊接材料为焊环并设置在所述第一扩口部的内底部或所述扩口部的外端部。

8.如权利要求1-4任一项所述的集气管部件的制造方法，其特征在于，所述步骤A10还包括：在所述过渡管的与所述主集气管配合的一端进行缩口形成缩口部；所述步骤A40还包括：将所述过渡管的缩口部通过过盈或过渡配合的方式插入到所述主集气管中，所述第二焊接材料为焊环并设置在所述缩口部的外底部。

9.一种热交换器，包括热交换器本体和集气管部件，所述热交换器本体包括换热片和换热管,其特征在于，所述换热片和换热管由铝质金属材料制成，所述集气管部件使用如权利要求1-8任一项所述的集气管部件的制造方法。

10.如权利要9所述的热交换器，其特征在于，所述步骤A10还包括：制备铝质金属材料的换热片和换热管；所述步骤A40还包括：将所述换热片通过过盈或过渡配合设置在所述换热管上构成热交换器本体组合件，在所述换热片与所述换热管的预设的焊接区域预置第三焊接材料，在所述集气管组合件与所述热交换器本体组合件的预设的焊接区域预置第四焊接材料，将所述集气管组合件通过过盈或过渡配合设置在热交换器本体组合件上构成热交换器组合件；所述步骤A50还包括：将组合后的热交换器组合件放置在炉焊设备中焊接制成热交换器。