CN104588964B - 异种金属管材及其制备方法和应用 - Google Patents

异种金属管材及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种异种金属管材及其制备方法和应用,制备时先准备至少两个尺寸合适的部件:金属材质管和第二种金属材质环,将该第二种金属材质环套接于金属材质管;通过采用热内胀或热外收或者热滚压的方式,将第二种金属材质环与金属材质管的套接位置紧密结合形成复合层。本发明方法制得的异种金属管材,整个生产过程无需采用焊接或电镀等工艺,不会出现焊接工艺所得焊缝破裂、漏气的风险,采用电镀工艺镀层厚度在0.05mm以上非常难,而采用本发明的方法第二种金属厚度可以自由控制,也不会出现电镀工艺所得镀层剥离脱落的风险,产品质量大大提高,生产工艺大大简化,同时大大减少能耗或环境污染,而且充足的可焊接面积令后续步骤与其他部件的焊接加工变得容易,加工难度以及成本降低。

Description

异种金属管材及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明涉及管材领域,特别是一种异种金属管材及其制造方法和应用。
背景技术
[0002]在各种领域的产品中,经常需要使用连接管,而连接管两头连接的部件的材质通 常不同。以目前现有技术中的压缩机排气管、吸气管等为例,大多数整根为铜材质,一端与 其他铜管焊接,f 一端通过银焊料火焰钎焊与压缩机的铁质上盖或铁质壳体连接。采用火 焰钎焊时,一般采用铜管镶嵌在铁质上盖或铁质壳体内,通过火焰对焊料进行加热融化来 填充铜管和铁质材料间的间隙,从而达到铜管与铁质壳体通过填充在间隙中的焊料将二者 焊接在一起。焊接时焊接温度高于焊料温度,而低于铜管和铁质上盖或壳体的温度,从而实 现焊料的填缝焊接。采用此种方法焊接时,必须采用工件通过镶嵌在铁质材料中以增大接 头连接面面积,以弥补钎焊强度的不足,而且银焊料成本、铜管成本较高,同时还会因使用 焊料而产生大量二氧化碳,以致污染环境。
[0003]为此,人们一直研宄是否有一种管材,其一端为铜质材料,一端为铁质材料,管材 可通过铁质端与上盖或壳体实现电阻焊或者电弧送丝,或者火焰焊,通过铜质端与其他铜 管焊接,从而实现焊料成本的递减。目前的组合管材一般有以下几种:
[0004] (1)采用目前常规的焊接工艺焊接将铜材质段与铁材质段焊接起来,需要使用焊 料,焊接效率和焊接效果均不理想。
[0005] (2)米用铁管为基材,再将其一端镀上铜层,或整体电镀后刮去一端的铜层。但铜 镀层与铁基材可能出现分离的现象,且铜镀层厚度有一定要求,而所得产品在与压缩机壳 体焊接时需严格控制不能烧穿铜镀层。
[0006] ⑶如中国专利申请2〇m〇589384_6,公开了一种压缩机排气管,其铜管段和铁管 段通过闪光焊对接焊接,无需焊料。但是,采用上述工艺来焊接铜管段和铁管段是比较困难 的,由于闪光焊主要适合于同种金属的焊接,因为焊接时两端部焊接口可同时达到焊接的 温度,两端部口可同时熔化,达到结合。但其使用铜管与铁管焊接时,焊接过程中铜管段端 面与对接的铁管段端面获得的热量分配只能是相等的,而铜和铁的物理性能却差异较大所 致。铜管的熔点为1000°C左右,铁管的熔点为150(TC左右。如采用铜类似的温度焊接时,铁 无法熔接,此时的焊接状态为融化的铜仅仅附着在铁管端面表层,并未形成铜铁的结晶体。 其焊接完的管件内外表面全部有大量焊渣,同时焊缝处的强度一般。如采用铁管类似的温 度焊接时,铜管将会发生过烧,出现下流,铜铁管无法焊接。
发明内容
[0007]为解决上述问题,本发明的目的是提供一种异种金属管材,其既能彻底解决了焊 接和电键的问题,不冋金属材质之间结合紧密,广品质量稳定,同时又大大降低用于制作异 种金属管材的异种金属复合板的技术要求、加工难度及成本。
[0008]本发明的另一个目的是提供上述异种金属管材的制备方法,其生产工艺简单,生 产成本下降。
[0009] 本发明还有一个目的是将上述异种金属管材应用于压缩机或空调器中。
[0010] 本发明的目的是这样实现的:一种异种金属管材的制备方法,其特征在于包括以 下步骤:准备至少两个尺寸合适的部件:金属材质管和第二种金属材质环,将该第二种金属 材质环套接于金属材质管;通过采用热内胀或热外收或热滚压的方式,将第二种金属材质 环与金属材质管的套接位置紧密结合形成复合层。
[0011] 所述的第二种金属材质环套接于金属材质管的内或外;或者将两个第二种金属材 质环同时套接于金属材质管的内和外;所述的第二种金属材质环套接于金属材质管的内或 外或同时套接内和外,且形成有复合层的一端端口翻边,使第二种金属材质覆盖该端端口 边缘;或者第二种金属材质环端口设有向外凸缘,第二种金属材质环套接于金属材质管一 端内部的同时向外凸缘覆盖金属材质管该端端口边缘;或者第二种金属材质环端口设有向 内凸缘,第二种金属材质环套接于金属材质管一端外部的同时向内凸缘覆盖金属材质管该 端端口边缘;或者第二种金属材质环为双层环结构,截面呈n型或n型,金属材质管一端端 口插入双层环结构中,该端口的内、外壁及端口边缘均被第二种金属材质环覆盖。
[0012] 所述的第二种金属材质环厚度多0.05毫米,第二种金属材质环与金属材质管一端 的单边配合公差<0.05毫米。
[0013] 所述热内胀的方式是采用设于内部的胀具和设于外部的固定具配合,使套接于内 的部件直径胀大至与套接于外的部件紧密结合形成复合层;所述热外收的方式是采用设于 内部的固定具和设于外部的内缩具配合,使套接于外的部件直径收缩至与套接于内的部件 紧密结合形成复合层;所述热滚压的方式是采用分别设于内部或外部的固定具和轧辊配 合,通过相对转动使套接于内的部件与套接于外的部件被压紧结合形成复合层;所述第二 种金属材质环端口设有凸缘覆盖金属材质管该端端口边缘,对端口边缘施加滚压力或垂直 压力使之形成复合层。
[0014] 所述的热内胀或热外收或热滚压方式中,加热温度均为材质熔点温度的〇. 3-0.9 倍。
[0015] 所述的热内胀或热外收或者热滚压在保护气体中进行,保护气体采用惰性气体或 还原气体。
[0016] 所述第二种金属材质环在金属材质管管壁覆盖面积为5%〜100%。
[0017] 所述的金属材质管为铁或不锈钢,第二种金属材质环为铜环或铜合金环。
[0018] 上述制备方法制得的异种金属管材。
[0019] 所述的异种金属管材为压缩机的排气管、吸气内管、吸气外管、储液器进气管或储 液器出气管,或空调器的配管、消音器管、连接管、换向阀管、膨胀阀管、油分离器或汽分离 器。
[0020] 本发明采用金属材质管和第二种金属材质环,通过热内胀或热外收或热滚压的方 式,结合形成一端具有复合层的异种金属管材,其中不同金属的结合处没有明显分界线,而 是形成内外管壁异种金属融合在一起的过渡,整个生产过程无需采用焊接或电镀等工艺, 不会出现焊接工艺所得焊缝破裂、漏气的风险,也不会出现电镀工艺所得镀层剥离脱落的 风险,采用电镀工艺镀层厚度在0 • 05mm以上非常难,而采用本发明的方法第二种金属厚度 可以自由控制,产品质量大大提高,生产工艺大大简化,同时大大减少能耗或环境污染,而 且充足的可焊接面积令后续步骤与其他部件的焊接加工变得容易,加工难度以及成本降 低。
附图说明
[0021] 图1是本发明实施例1的生产原理示意图;
[0022] 图2是本发明实施例2的生产原理示意图;
[0023] 图3是本发明实施例3的生产原理示意图;
[0024] 图4是本发明实施例4的生产原理示意图;
[0025] 图5是本发明实施例5的生产原理示意图;
[0026] 图6是本发明实施例6的生产原理示意图;
[0027]图7是本发明实施例7的生产原理示意图;
[0028]图8是本发明实施例8的生产原理示意图。
具体实施方式
[0029]本发明是一种异种金属管材,其制备包括以下步骤:准备至少两个尺寸合适的部 件:金属材质管1和第二种金属材质环2,该第二种金属材质环2套接于金属材质管1;通过采 用热内胀或热外收或热滚压的方式,将第二种金属材质环2与金属材质管1该端紧密结合形 成复合层。复合的原理是通过一定的压力、温度及时间,让两种金属充分接触,通过充分的 扩散从而形成一整体。压力和温度的提高可提高复合速度。
[0030]第二种金属材质环2套接于金属材质管1的内或外,使得该金属材质管1的内壁或 外壁具有第二种金属材质层。或者将两个第二种金属材质环2同时套接于金属材质管1的内 和外,使得该金属材质管1的内、外壁均具有第二种金属材质层。根据实际需要,可以通过设 计第二种金属材质环2和金属材质管1的长短比例,使第二种金属材质环2在金属材质管1管 壁覆盖面积为5 %〜100 %。
[0031]由于部分焊接对异种金属管材管口边缘的金属材质有要求,例如管口边缘为非铜 材质则不利于与其它铜质部件焊接,而管口边缘为铜金属层则更有利于焊接,因此,优选 的,异种金属管材形成有复合层的一端端口边缘被第二种金属材质覆盖。例如:第二种金属 材质环2套接于金属材质管1 一端的内或外或同时套接内和外,且形成有复合层的一端端口 翻边,使第二种金属材质覆盖该端端口边缘;或者第二种金属材质环2端口设有向外凸缘21 (向外凸缘21是将端口向外弯折形成的),第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一端内部 的同时向外凸缘21覆盖金属材质管1该端端口边缘;或者第二种金属材质环2端口设有向内 凸缘22 (向内凸缘22是将端口向内弯折形成的),第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一 端外部的同时向内凸缘22覆盖金属材质管1该端端口边缘;或者第二种金属材质环2为双层 环结构,截面呈n型或n型,金属材质管1 一端端口插入双层环结构中,该端口的内、外壁及 端口边缘均被第二种金属材质环2覆盖。
[0032]优选的,第二种金属材质环2厚度多0.05毫米,第二种金属材质环2与金属材质管1 一端的单边配合公差<0.05毫米。
[0033]热内胀的方式是采用设于内部的胀具和设于外部的固定具配合,使套接于内的部 件直径胀大至与套接于外的部件紧密结合形成复合层。热外收的方式是采用设于内部的固 定具和设于外部的内缩具配合,使套接于外的部件直径收缩至与套接于内的部件紧密结合 形成复合层。热滚压的方式是采用分别设于内部或外部的固定具和多个乳辊配合,通过相 对转动使套接于内的部件与套接于外的部件被压紧结合形成复合层。当第二种金属材质环 端口如前述设有凸缘覆盖金属材质管该端端口边缘,可以在在复合套接于外的部件和套接 于内的部件的同时或随后对端口边缘施加滚压力或垂直压力使之形成复合层。优选的,热 内胀或热外收或热滚压方式中,加热温度均为材质熔点温度的0.3-0.9倍,例如加热温度为 450〜950°C之间,压力O.IMPa〜2Mpa之间,视乎温度和压力的大小,对于复合位置每个点施 加压力的时间一般为5分钟以上较好。热内胀或热外收或者热滚压在保护气体中进行,保护 气体采用惰性气体或还原气体。
[0034]在压缩机、空调器领域中,需要焊接的异种金属常见的例如有铁与铜,不锈钢与铜 等,因此金属材质管可采用铁或不锈钢管,第二种金属材质环则采用铜环或铜合金环。制备 时,为提高生产效率,可在一根长的金属材质管上间隔均匀的套设若干个第二种金属材质 环,进行热内胀或热外收或者热滚压后,再切割得到长短适用的至少一端具有第二种金属 材质的异种金属管材。
[0035]由上述制备方法制得的异种金属管材,可作为压缩机的排气管、吸气内管、吸气外 管、储液器进气管或储液器出气管,或空调器的配管、消音器管、连接管、换向阀管、膨胀阀 管、油分离器或汽分离器。
[0036]以下以具体的例子结合附图对本发明进行进一步阐释,但本发明并不限于此特定 例子。
[0037] 实施例1
[0038] 如图1所示,本实施例中,金属材质管1采用铁或不锈钢管,第二种金属材质环2采 用铜环或铜合金环。第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一端外,采用热内胀的方式进 行复合,设于金属材质管1内部的胀具3和设于第二种金属材质环2外部的固定具4配合,使 金属材质管1直径胀大至与第二种金属材质环2紧密结合形成复合层,使得金属材质管1该 端端口的外壁具有铜层或铜合金层。在本实施例中,加热温度为750°C,压力IMPa,时间为 30min,整个过程处于N2保护环境中。
[0039] 实施例2
[0040] 如图2所示,本实施例中,第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一端内,通过热 内胀使得金属材质管1该端端口的内壁具有铜层或铜合金层。
[0041] 其他同实施例1。
[0042] 实施例3
[0043] 如图3所示,本实施例中,金属材质管1采用铁或不锈钢管,第二种金属材质环2采 用铜环或铜合金环。第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一端外,采用热外收的方式进 行复合,设于金属材质管1内部的固定具5和设于第二种金属材质环2外部的内缩具6配合, 使第二种金属材质环2内径收缩至与金属材质管1紧密结合形成复合层,使得金属材质管1 该端端口的外壁具有铜层或铜合金层。热外收时,加热温度为900。(:,压力1 • 5MPa,时间为 25rain,整个过程处于N2保护环境中。
[0044] 实施例4
[0045] 如图4所示,本实施例中,第二种金属材质环2包括两个,同时套接于金属材质管i 一端的内部和外部,通过热外收使得金属材质管1该端端口的内壁和外壁具有铜层或铜合 金层。
[0046]其他同实施例3。
[0047]实施例5
[0048]如图5所示,本实施例中,金属材质管1采用铁或不锈钢管,第二种金属材质环2采 用铜环或铜合金环。第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一端外,采用热滚压的方式进 行复合,设于金属材质管1内部的固定具7和设于第二种金属材质环2外部的乳辊8 (八个)配 合,使第二种金属材质环2内径收缩至与金属材质管1紧密结合形成复合层,使得金属材质 管1该端端口的外壁具有铜层或铜合金层。热滚压时,加热温度为800。(3,压力为IMPa,八个 轧辊8按20转/分钟的速度在第二种金属材质环2外转动10分钟。
[0049] 实施例6
[0050]如图6所示,本实施例中,第二种金属材质环2套接于金属材质管丨一端外,采用热 滚压的方式进行复合,设于金属材质管1内部的乳棍8和设于第二种金属材质环2外部的固 定具9配合。 t〇〇51] 其他同实施例5。
[0052] 实施例7
[0053]如图7所示,本实施例中,第二种金属材质环2套接于金属材质管丨一端内,采用热 滚压的方式进行复合,设于金属材质管1外部的轧辊8和设于第二种金属材质环2内部的固 走具7配合。第一种金属材质环2端口设有向外凸缘21,第一种金属材质环2套接于金属材质 管1 一端内部的同时,向外凸缘21覆盖金属材质管1该端端口边缘。在前述热滚压同时对端 口边缘施加滚压力或垂直压力F,使端口边缘的位置也形成复合层。
[0054] 其他同实施例5。
[0055] 实施例8
[0056]如图8所示,本实施例中,第二种金属材质环2套接于金属材质管1 一端外,采用热 滚压的方式进行复合,设于金属材质管1内部的轧辊8和设于第二种金属材质环2外部的固 定具9配合。第二种金属材质环2端口设有向内凸缘22,第二种金属材质环2套接于金属材质 管1 一端外部的同时向内凸缘22覆盖金属材质管1该端端口边缘。在前述热滚压完成后对端 口边缘施加滚压力或垂直压力F,使端口边缘的位置也形成复合层。
[0057] 其他同实施例6。

Claims (6)

1. 一种异种金属管材的制备方法,其特征在于包括以下步骤: 准备至少两个尺寸合适的部件:金属材质管和第二种金属材质环,将该第二种金属材 质环套接于金属材质管,其中金属材质管为铁或不锈钢,第二种金属材质环为铜环或铜合 金环; 通过采用热内胀或热外收或热滚压的方式,在保护气体中进行,保护气体采用惰性气 体或还原气体,加热温度均为材质熔点温度的〇 • 3-0 •9倍,将第二种金属材质环与金属材质 管的套接位置紧密结合形成复合层;所述的第二种金属材质环套接于金属材质管的内或外 或同时套接内和外,且形成有复合层的一端端口翻边,使第二种金属材质环覆盖该端端口 边缘;或者第二种金属材质环端口设有向外凸缘,第二种金属材质环套接于金属材质管一 端内部的同时向外凸缘覆盖金属材质管该端端口边缘;或者第二种金属材质环端口设有向 内凸缘,第二种金属材质环套接于金属材质管一端外部的同时向内凸缘覆盖金属材质管该 端端口边缘;或者第二种金属材质环为双层环结构,截面呈n型或n型,金属材质管一端端 口插入双层环结构中,该端口的内、外壁及端口边缘均被第二种金属材质环覆盖。
2. 根据权利要求1所述的异种金属管材的制备方法,其特征在于:所述的第二种金属材 质环厚度多〇.〇5毫米,第二种金属材质环与金属材质管一端的单边配合公差<〇.〇5毫米。
3. 根据权利要求1所述的异种金属管材的制备方法,其特征在于:所述热内胀的方式是 采用设于内部的胀具和设于外部的固定具配合,使套接于内的部件直径胀大至与套接于外 的部件紧密结合形成复合层;所述热外收的方式是采用设于内部的固定具和设于外部的内 缩具配合,使套接于外的部件直径收缩至与套接于内的部件紧笛结合形成复合层;所述热 滚压的方式是采用分别设于内部或外部的固定具和轧辊配合,通过相对转动使套接于内的 部件与套接于外的部件被压紧结合形成复合层;所述第二种金属材质环端口设有凸缘覆盖 金属材质管该端端口边缘,对端口边缘施加滚压力或垂直压力使之形成复合层。
4. 根据权利要求1所述的异种金属管材的制备方法,其特征在于:所述第二种金属材质 环在金属材质管管壁覆盖面积为5%〜100%。
5. 由权利要求1-4任一权利要求所述制备方法制得的异种金属管材。
6. 根据权利要求5所述的异种金属管材,其特征在于:所述的异种金属管材为压缩机的 排气管、吸气内管、吸气外管、储液器进气管或储液器出气管,或空调器的配管、消音器管、 连接管、换向阀管、膨胀阀管、油分离器或汽分离器。
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