CN104806824A - 新型铜和钢复合管、制造方法及应用 - Google Patents

新型铜和钢复合管、制造方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型铜和钢复合管、制造方法及应用。本发明提供一种新型铜和钢复合管，包括铜管和钢管。钢管具有第一端、第二端和中部。铜管具有第一端和第二端，铜管的长度小于钢管的长度，铜管与钢管套接，铜管的第一端的端面至钢管的第一端的端面的距离小于10毫米，铜管的第二端位于钢管的中部，铜管和钢管采用母材熔化的方式焊接连接。本发明提供的新型铜和钢复合管，铜管仅起连接作用来实现同种金属焊接，而不起耐压和承压作用，因此可设置铜管为薄壁铜管来大幅度降低生产成本。

Description

新型铜和钢复合管、制造方法及应用
技术领域
[0001] 本发明涉及焊接技术领域，且特别涉及一种新型铜和钢复合管、制造方法及应用。
背景技术
[0002] 随着社会发展，国家节能降耗政策的不断推进，每个行业都在不断节约资源和降低能源消耗，在制冷行业里面，具有良好塑性和强度的贵金属一铜却一直作为主要原材料进行生产加工。在这些年的行业发展历程中，许多科技人员对此进行了各种材料的替代研宄工作，所以找到一种既具备一定强度又具有塑性加工性能的材料确实是一件有利于行业、有利于国家发展的一件迫在眉睫的大事。
[0003] 在制冷领域的产品中，经常需要使用铜管与铜管之间的连接，而连接的方式一般均是采用火焰钎焊。比如目前的压缩机储液器上的出气管，它就是采用紫铜铜弯头与压缩机吸气管相连接，此紫铜弯头需要消耗较多的铜材，但仅仅就是为了满足空调管路系统的焊接方便快捷。所以为了降低对铜资源的消耗达到降低成本，我们需要研宄开发出一种既能满足火焰钎焊同时又能节省铜材消耗的一种复合新材料。
[0004] 在行业实践中，已经有人采用钢管表面镀铜的工艺，达到铜与铜的焊接效果，但是该类钢镀铜产品在与铜管进行火焰钎焊时存在烧焊后镀层脱落现象，脱落的镀层进入空调管路系统会造成管路系统堵死和压缩机运转卡死的严重后果，另外钢制产品镀铜的方式也非常不环保，容易产生废气和废水，所以这种工艺目前应用受到了极大制约。
[0005] 为解决上述问题，中国专利申请2014106032792公开了一种铜和钢的焊接方法及应用，其铜管和钢管通过氩弧焊对接焊接，其铜管以及这条焊缝均参与空调系统中的承压以及振动工作，所以既有强度要求又有气密性要求，其产品在长期使用过程中，其焊缝容易出现疲劳断裂，所以铜钢对接管的实际应用也受到了极大制约。
发明内容
[0006] 本发明为了克服现有铜管和钢管焊接效果差且实际应用受到很大限制的问题，提供一种新型铜和钢复合管、制造方法及应用。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种新型铜和钢复合管，包括铜管和钢管。钢管具有第一端、第二端和中部。铜管具有第一端和第二端，铜管的长度小于钢管的长度，铜管与钢管套接，铜管的第一端的端面至钢管的第一端的端面的距离小于10毫米，铜管的第二端位于钢管的中部，铜管和钢管采用母材熔化的方式焊接连接。
[0008] 于本发明一实施例中，钢管外套铜管，铜管的第一端和钢管的第一端焊接连接或铜管的第二端和钢管的中部焊接连接。
[0009] 于本发明一实施例中，钢管内衬铜管，铜管的第一端和钢管的第一端焊接连接。
[0010] 于本发明一实施例中，在铜管和钢管的套接部，铜管的周向分布有多个通槽或通孔。
[0011] 于本发明一实施例中，在焊接连接铜管和钢管时添加焊丝，焊接处的铜管和钢管互熔形成液态熔池，液态熔池熔化焊丝。
[0012] 于本发明一实施例中，钢管为碳钢管或不锈钢管。
[0013] 根据本发明的另一方面，本发明还提供一种制造铜和钢复合管的方法，包括:
[0014] 装配铜管和钢管，铜管的长度小于钢管的长度，铜管与钢管套接，铜管的第一端的端面至钢管的第一端的端面的距离小于10毫米，铜管的第二端位于钢管的中部；
[0015] 采用母材熔化的方式焊接连接铜管和钢管。
[0016] 于本发明一实施例中，采用氩弧焊、等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊或高频焊中的任一种焊接连接铜管和钢管。
[0017] 于本发明一实施例中，在焊接连接铜管和钢管时，加热部的中心沿铜管的端面向铜管一侧偏移，偏移距离为0.01毫米〜1.5毫米。
[0018] 于本发明一实施例中，在焊接时，在焊接处设置有气体保护装置，气体保护装置为焊接处提供保护气体。
[0019] 根据本发明的又一方面，新型铜和钢复合管结构应用于空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，压缩机储液器进气管或储液器出气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管。
[0020] 根据本发明的另一方面，铜和钢复合管的制造方法应用于焊接空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，压缩机储液器进气管或储液器出气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管。
[0021] 经由上述的技术方案可知，在本发明实施例中，设置铜管与钢管套接且铜管的第一端的端面至钢管的第一端的端面的距离小于10毫米。该种结构是以钢管为主体的一个复合组件产品，其整体强度远大于单一铜管产品本身的强度。该复合管在与空调管路上的铜连接管进行火焰钎焊时因为是铜与铜之间的焊接，所以不需要对其焊接工艺做任何调整和变更，完全可以等同切换。同时，该复合管在钢管与铜管焊接时两种焊接母材互熔形成液态熔池，冷却后形成焊缝，因为火焰钎焊一般温度仅为800摄氏度以下，远远低于铜材自熔温度(1083摄氏度)，所以复合管在与空调系统中其它管路接口焊接时，复合管内铜和钢之间的焊缝不会产生因为在火焰钎焊时被火焰加热熔化而发生泄漏问题。
[0022] 进一步的，本发明提供的新型铜和钢复合管中铜和钢之间的焊缝在后续使用中仅起到铜与钢的连接作用，真正对焊接强度和气密性问题的要求已经大大降低，所以在实际使用中更可靠、替代性大大增加。
[0023] 为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
[0024] 图1所示为本发明实施例一提供的新型铜和钢复合管的结构示意图。
[0025] 图2所示为图1所示的新型铜和钢复合管与空调管路的连接示意图。
[0026] 图3所示为图1所示的新型铜和钢复合管应用于空调压缩机排气管上的结构示意图。
[0027] 图4所示为空调压缩机排气管的放大示意图。
[0028] 图5所示为图1所示的新型铜和钢复合管应用于气液分离器上的结构示意图。
[0029] 图5a为图4中A处的放大示意图。
[0030] 图6所示为图1所示的新型铜和钢复合管应用于储液器进气管上的结构示意图。
[0031] 图6b为图6中B处的放大示意图。
[0032] 图7所示为图1所示的新型铜和钢复合管在焊接时的结构示意图。
[0033] 图8所示为本发明实施例二提供的新型铜和钢复合管的结构示意图。
[0034] 图9所示为图8所示的新型铜和钢复合管与空调管路的连接示意图。
[0035] 图10所示为图8所示的新型铜和钢复合管在压缩机储液器出气管上应用的结构示意图。
[0036] 图1Oc为图10中C处放大示意图。
具体实施方式
[0037] 实施例一
[0038] 如图1所示，本实施例提供的新型铜和钢复合管包括铜管I和钢管2，钢管2具有第一端21、第二端22和中部23。铜管I具有第一端11和第二端12，铜管I的长度小于钢管2的长度，铜管I与钢管2套接，铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离Dl小于10毫米，铜管的第二端12位于钢管的中部23，铜管I和钢管2焊接连接。
[0039] 本发明所述的钢管为由钢质材料制成的管状部件，包括储液器的进气管和出气管等部件。所述的铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离指的是沿铜管轴线方向上的距离。所述钢管的中部23指的是钢管第一端21和第二端22之间的部分。
[0040] 于本实施例中，钢管的第一端21内衬铜管1，铜管的第一端11和钢管的第一端21焊接连接。在焊接前，设置铜管的第一端11的端面和钢管的第一端21的端面齐平。该设置使得焊接后，焊缝完全包覆铜管的第一端11的端面和钢管的第一端21的端面，具有很好的焊接效果。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离可为小于10毫米内的其它数值。
[0041] 于本实施例中，在焊接时，铜管的第一端11和钢管的第一端21互熔形成液态熔池，冷却后形成焊缝将铜管的第一端11和钢管的第一端21焊接连接。所述焊缝为铜管的第一端11和钢管的第一端21焊接后形成的结合部分。然而，本发明对铜管的第一端11和钢管的第一端21焊接连接的方式不作任何限定。于其它实施例中，在焊接时可添加焊丝，铜管的第一端11和钢管的第一端21互熔形成液态熔池，液态熔池熔化焊丝。在母材熔化的基础上添加焊丝焊接可获得更加饱满的焊缝，焊缝也具有更大的连接强度。
[0042] 本发明提供的新型铜和钢复合管是以钢管为主体的一种复合管，整个复合管的强度由壁厚较厚的钢管2所决定。而铜管I则仅用于与空调管路上的铜连接管等铜质组件进行焊接时实现同种材质焊接，达到降低焊接难度，提高焊接质量的目的，其并不起承压、耐压的作用。因此，在本发明提供的新型铜和钢复合管中铜管I为薄壁铜管，其壁厚小于2毫米。优选的，设置铜管I的壁厚为0.4毫米。然而，本发明对此不作任何限定。铜管壁厚的大幅度降低，大大减小了铜材料的使用成本。此外，铜管I和钢管2之间的套接结构，保证了复合管的刚性要求，避免由于长期使用而出现疲劳断裂等问题。
[0043] 为进一步加强铜管I和钢管2之间的连接强度，于本实施例中，设置在铜管I和钢管2的套接部，铜管I的周向分布有多个通孔13。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，铜管I的周向分布有多个通槽。
[0044] 通过在套接部的铜管的周向分布通孔13，当本发明提供的新型铜和钢复合管与空调管路上的铜质部件进行火焰钎焊时，焊料沿着铜质部件和铜管I之间的缝隙渗透至通孔13并填充通孔13。通孔13内的焊料进一步加强了铜管和钢管之间的连接强度。优选的，设置铜管I的轴向均匀分布有多个通孔13，然而，本发明对此不作任何限定。
[0045] 于本实施例中，钢管2为不锈钢管。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，钢管2可为碳钢。
[0046] 相对应的，本实施例还提供一种用于制造新型铜和钢复合管的制造方法(焊接结构图如图7所示)，包括:
[0047] 首先，装配铜管和钢管两种焊接母材，将长度小于钢管长度的铜管I内衬于钢管2，铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离Dl小于10毫米，铜管的第二端12位于钢管的中部23。
[0048] 采用母材熔化的方式焊接连接铜管的第一端11和钢管的第一端21。
[0049] 于本实施例中，设置铜管的第一端11的端面和钢管的第一端21的端面齐平，即铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离为零。然而，本发明对此不作任何限定。与其它实施例中，铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离可为小于10毫米内的其它值。
[0050] 于本实施例中，采用氩弧焊接的方式来焊接连接铜管的第一端11和钢管的第一端21。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可采用等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊或高频焊中的任一种焊接方法进行焊接。
[0051] 在实际的焊接中，尽管钢的熔点大于铜的熔点，但由于铜材料的热导率是钢的热传导率的6倍之多。为实现铜管和钢管互熔，在焊接时，设置加热部(焊枪的钨针)中心沿铜管的端面向铜管一侧偏移，偏移距离D2为0.01毫米〜1.5毫米。优选的，设置距离D2为0.2毫米〜0.3毫米间。此时，焊接后形成的晶粒的直径很小，具有很好的焊接效果和焊接强度。
[0052] 为避免在焊接过程中焊缝产生气孔，于本实施例中，在氩弧焊接时，除加热部(焊枪的钨针)受惰性气体保护外，还在焊接处增加提供惰性气体保护的惰性气体保护装置3，有效地隔离空气或其它气体，避免产生焊接气孔。
[0053] 本发明提供的新型铜和钢复合管可应用于空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，压缩机储液器进气管或储液器出气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管。
[0054] 相应的，上述铜和钢复合管的制造方法也应用于焊接空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，压缩机储液器进气管或储液器出气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管。
[0055] 图2给出了本实施例提供的新型铜和钢复合管与空调管路内的铜质组件相连接的示意图，此时空调管路上的铜质组件100内套于新型铜和钢复合管中铜管I的内部。图3所示为图1所示的新型铜和钢复合管应用于空调压缩机排气管200上的结构示意图。图4所示为图3中空调压缩机排气管200的放大示意图。图5所示为图1所示的新型铜和钢复合管应用于气液分离器上的结构示意图。5a为图4中A处的放大示意图。图6所示为图1所示的新型铜和钢复合管应用于储液器进气管上的结构示意图。图6b为图6中B处的放大示意图。
[0056] 以图3和图4为例进行详细说明。
[0057] 在空调领域，空调压缩机排气管需与空调管路上的铜质组件进行焊接，为实现同种金属的焊接，传统的做法为:压缩机排气管上端为铜管，下端为铁管，中间有钢套用于两者的连接，三者的连接方式为火焰钎焊。在这种结构中，铜连接管参与空调系统的工作，其要求具有较高的耐压能力和承压能力。因此，铜连接管的管壁要较厚，耗铜量大，而铜为贵金属，因此传统的空调压缩机排气管成本较高。
[0058] 如图3所示，当将本发明提供的新型铜和钢复合管应用到空调压缩机排气管时，在钢连接管的上端对接焊接新型铜和钢复合管中钢管的第二端22，并在焊接处增设钢套，钢连接管、新型铜和钢复合管中钢管的第二端22以及钢套三者之间为同种金属焊接，焊接工艺非常成熟，如进行一次炉中钎焊即可，焊接后的质量很好。通过在钢管的第一端21内衬铜管1，铜管I仅起连接作用来实现同种金属焊接，而不作为主体参与空调系统工作(承压和耐压由钢管来承受)，不承受压力或承受极小的压力，因此铜管可采用薄壁铜管，如壁厚为0.4毫米的铜管。由于铜管壁厚大大减小，使得空调压缩机排气管的生产成本大幅度降低。
[0059] 从上述分析可得出，本发明提供的新型铜和钢复合管通过增设铜管I来实现同种金属焊接，具有很高的焊接质量的同时可大幅度降低产品的生产成本并，这将势必使得本发明提供的新型铜和钢复合管得到很好的推广和使用。
[0060] 实施例二
[0061] 图8所示为本发明实施例二提供的新型铜和钢复合管的结构示意图。图9所示为图8所示的新型铜和钢复合管与空调管路的连接示意图，此时空调管路上的铜质组件100外套于新型铜和钢复合管中铜管I。图10所示为图8所示的新型铜和钢复合管在压缩机储液器出气管上应用的结构示意图。图1Oc为图10中C处放大示意图。
[0062] 本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于:铜管I和钢管2的套接方式为在钢管2外套铜管I。铜管的第一端11和钢管的第一端21焊接连接或铜管的第二端12和钢管的中部23焊接连接。
[0063] 于本实施例中，将铜管的第一端11和钢管的第一端21焊接连接，在焊接前设置铜管的第一端11和钢管的第一端21齐平。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可只对铜管的第二端12和钢管的中部23焊接连接，或者为具有更高的连接强度，可焊接连接铜管的第一端11和钢管的第一端21以及铜管的第二端12和钢管的中部23。于其它实施例中，焊接前设置铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离Dl为小于10毫米内的其它值。
[0064] 图7所示为本发明实施例二提供的新型铜和钢复合管的结构示意图。此时，空调管路上的铜质组件外套于本实施例提供的新型铜和钢复合管的外部。
[0065] 图8所示为本实施例提供的新型铜和钢复合管应用于压缩机储液器进气管和出气管。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，本实施例提供的新型铜和钢复合管及其制造方法可应用于空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管等其它部件上。
[0066] 经由上述的技术方案可知，在本发明实施例中，设置铜管I与钢管2套接且铜管的第一端11的端面至钢管的第一端21的端面的距离小于10毫米。该种结构是以钢管为主体的一个复合组件产品，其整体强度远大于单一铜管产品本身的强度。该复合管在与空调管路上的铜连接管进行火焰钎焊时因为是铜与铜之间的焊接，所以不需要对其焊接工艺做任何调整和变更，完全可以等同切换。同时，该复合管在钢管与铜管焊接时两种焊接母材互熔形成液态熔池，冷却后形成焊缝，因为火焰钎焊一般温度仅为800摄氏度以下，远远低于铜材自熔温度(1083摄氏度)，所以复合管在与空调系统中其它管路接口焊接时，复合管内铜和钢之间的焊缝不会产生因为在火焰钎焊时被火焰加热融化而发生泄漏问题。
[0067] 进一步的，本发明提供的新型铜和钢复合管中铜和钢之间的焊缝在后续使用中仅起到铜与钢的连接作用，真正对焊接强度和气密性问题的要求已经大大降低，所以在实际使用中更可靠、替代性大大增加。
[0068] 虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (12)

1.一种新型铜和钢复合管，其特征在于，包括: 钢管，具有第一端、第二端和中部； 铜管，具有第一端和第二端，铜管的长度小于钢管的长度，铜管与钢管套接，铜管的第一端的端面至钢管的第一端的端面的距离小于10毫米，铜管的第二端位于钢管的中部，铜管和钢管采用母材熔化的方式焊接连接。
2.根据权利要求1所述的新型铜和钢复合管，其特征在于，所述钢管外套铜管，铜管的第一端和钢管的第一端焊接连接或铜管的第二端和钢管的中部焊接连接。
3.根据权利要求1所述的新型铜和钢复合管，其特征在于，所述钢管内衬铜管，铜管的第一端和钢管的第一端焊接连接。
4.根据权利要求1所述的新型铜和钢复合管，其特征在于，在所述铜管和钢管的套接部，所述铜管的周向分布有多个通槽或通孔。
5.根据权利要求1所述的新型铜和钢复合管，其特征在于，在焊接连接铜管和钢管时添加焊丝，焊接处的铜管和钢管互熔形成液态熔池，液态熔池熔化焊丝。
6.根据权利要求1所述的新型铜和钢复合管，其特征在于，所述钢管为碳钢管或不锈钢管。
7.一种新型铜和钢复合管的制造方法，其特征在于，包括: 装配铜管和钢管，铜管的长度小于钢管的长度，铜管与钢管套接，铜管的第一端的端面至钢管的第一端的端面的距离小于10毫米，铜管的第二端位于钢管的中部； 采用母材熔化的方式焊接连接铜管和钢管。
8.根据权利要求7所述的铜和钢复合管的制造方法，其特征在于，采用氩弧焊、等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊或高频焊中的任一种焊接连接铜管和钢管。
9.根据权利要求7所述的铜和钢复合管的制造方法，其特征在于，在焊接连接铜管和钢管时，加热部的中心沿铜管的端面向铜管一侧偏移，偏移距离为0.01毫米〜1.5毫米。
10.根据权利要求7铜和钢复合管的制造方法，其特征在于，在焊接时，在焊接处设置有气体保护装置，气体保护装置为焊接处提供保护气体。
11.权利要求1〜6任一项所述的一种新型铜和钢复合管结构应用于空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，压缩机储液器进气管或储液器出气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管。
12.权利要求7〜10任一项所述的铜和钢复合管的制造方法应用于焊接空调压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，压缩机储液器进气管或储液器出气管，空调用消音器上配管、气液分离器或油气分离器用配管，空调用截止阀配管、空调器的配管、管路件、连接管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管。
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