CN105171259A - 复合管、复合管的制造方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合管、复合管的制造方法及应用，复合管的制造方法包括，套接或对接装配第一管件和第二管件，第二管件包括基层和形成在基层侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层。采用母材熔化的方法焊接连接装配后的第一管件和第二管件。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，且特别涉及一种复合管、复合管的制造方法及应用。
背景技术
因为铜材具有较好的耐腐蚀性和焊接适宜性，在制冷设备中得到大量应用。比如目前的压缩机储液器上的出气管，它就是采用紫铜弯头与制冷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。因此，为了降低对铜资源的消耗达到降低成本，我们需要研究开发出一种能替换现有铜管、节省铜材消耗的新材料。
为达到降低成本的目的，本领域技术人员通过研究发现，在钢管的外部套接薄壁铜管所形成的复合管结构在与管路上的铜连接管进行焊接时具有很好的焊接效果，且由于主体部分是钢材，薄壁铜管只起连接作用，该种复合管结构可大大减小铜材料的消耗，大幅度降低成本。然而，随着研究的不断深入，现有的这种复合管结构，由于受管路直径的限制，套接的铜管管壁很薄，铜的熔点也较低，在进行高温焊接时套接的薄壁铜管容易被烧穿。
发明内容
本发明为了克服现有复合管结构在高温焊接时薄壁铜管容易烧穿的问题，提供一种复合管、复合管的制造方法及应用。
为了实现上述目的，本发明提供一种复合管的制造方法，包括：
套接或对接装配第一管件和第二管件，第二管件包括基层和形成在基层侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层；
采用母材熔化的方法焊接连接装配后的第一管件和第二管件。
于本发明一实施例中，基层的熔点大于或等于铜覆盖层。
于本发明一实施例中，基层的材料为碳钢或不锈钢。
于本发明一实施例中，第二管件还包括形成在基层和铜覆盖层之间的至少一层连接层。
于本发明一实施例中，第二管件的成型方式为包括基层和至少一层铜覆盖层的复合金属板材经卷曲焊接、卷曲成型或拉伸加工中的任一种。
于本发明一实施例中，复合金属板材中基层和至少一层铜覆盖层的结合方式为在基层上焊接铜覆盖层、在基层上电镀铜覆盖层、采用冶金轧制的方法将铜覆盖层压合到基层上、或采用胶粘接的方法粘接铜覆盖层和基层，或者上述几种方法中多种的结合。
于本发明一实施例中，第二管件的成型方式为：
先形成管状的基层；
采用电镀法、焊接法、冶金轧制法或胶粘接法中的一种或多种的结合在管状的基层的侧壁形成至少一层铜覆盖层。
于本发明一实施例中，采用母材熔化的方法焊接连接第一管件和第二管件时添加焊材，焊材熔化并与母材互熔，冷却后形成焊缝。
于本发明一实施例中，母材熔化的方法为氩弧焊、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。
于本发明一实施例中，当第一管件和第二管件套接装配时，将焊接连接后的第一管件和第二管件进行钎焊，在第一管件和第二管件的装配间隙内填充钎焊料层。
于本发明一实施例中，当第一管件和第二管件套接装配时，在第一管件和第二管件的套接区域，第二管件的周向分布有多个通孔或通槽。
本发明另一方面，上述任一项所述的复合管的制造方法应用于制冷压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，制冷压缩机储液器进气管、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，空调用单向阀管、空调用干燥过滤器管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管、空调换热器管。
与上述复合管的制造方法和应用相对应的，本发明还提供一种复合管，包括第一管件和第二管件，第二管件套接焊或对接焊连接于第一管件，第二管件包括基层和形成在基层侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层。
于本发明一实施例中，基层的熔点大于或等于铜覆盖层。
于本发明一实施例中，基层的材料为碳钢或不锈钢。
于本发明一实施例中，第二管件还包括形成在基层和铜覆盖层之间的至少一层连接层。
于本发明一实施例中，当第二管件套接焊连接于第一管件时，第一管件和第二管件的装配间隙内填充有钎焊料层。
于本发明一实施例中，当第二管件套接焊连接于第一管件时，在第一管件和第二管件的套接区域，第二管件的周向分布有多个通孔或通槽。
本发明另一方面，上述任一项所述的复合管应用于制冷压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，制冷压缩机储液器进气管、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，空调用单向阀管、空调用干燥过滤器管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管、空调换热器管。
本发明另一方面，上述任一项所述的复合管采用氩弧焊、等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊、高频焊或钎焊中的任一种与外部零件焊接连接。
综上所述，本发明提供的复合管、复合管的制造方法及应用与现有技术相比，具有以下优点：
本发明提供的复合管中第二管件用于连接第一管件和外部零件，在制冷设备中，第二管件通常用于连接第一管件和铜制的外部零件。本发明提供的复合管中，第二管件包括基层和设置在基层侧壁上的至少一层铜覆盖层，与具有相同内径尺寸和外径尺寸的纯铜连接管和现有的复合管结构相比，铜覆盖层实现与外部零件的良好焊接，可完全替代现有的纯铜连接管和现有的复合管结构，而基层的设置则大大减小了铜材料的使用量，大幅度降低了成本。
此外，设置基层的熔点大于或等于铜覆盖层，在进行焊接时，熔点较高的基层不易被烧穿，可大大提高复合管焊接后的成品率。设置第二管件还包括设置在基层和至少一层铜覆盖层之间的连接层，连接层(如防止铜氧化的连接层)可增加基层和铜覆盖层之间的连接强度。为提高第一管件和第二管件的连接强度，在采用母材熔化的方式焊接两者时添加焊材。
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
图1所述为本发明实施例一提供的复合管的制造方法的流程图。
图2所示为本发明实施例一提供的复合管的结构示意图。
图3至图6所述为本发明另一实施例提供的复合管的结构示意图。
图7所示为图2所示的复合管应用在制冷压缩机储液器进气管上的结构示意图。
图8所示为图3所示的复合管应用在制冷压缩机储液器出气管上的结构示意图。
图9所述为图5所示的复合管应用在气液分离器配管上的结构示意图。
图10所示为复合金属板进行卷曲焊接形成第二管件的流程图。
图11所示为复合金属板经卷曲成型所形成的第二管件的截面图。
图12至图14所示为本发明另一实施例提供的第一管件和第二管件对接焊的复合管的结构示意图。
图15所示为第一管件和第二管件对接装配时复合管的制造方法流程图。
图16所示为本发明实施二提供的复合管的制造方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供的复合管的制造方法包括：
步骤S1、套接装配第一管件1和第二管件2。其中第二管件2包括基层21和形成在基层21侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层22。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，如图15所示，可对接装配第一管件1和第二管件2(步骤S1’)。
于本实施中，如图2所示，第二管件2包括形成在基层21外侧壁上的一层铜覆盖层22。然而，本发明对铜覆盖层22的形成位置不作限定。于其它实施例中，如图3所示，铜覆盖层22可形成在基层21的内侧壁，或同时形成在基层21的内侧壁和外侧壁，如图4所示。
进一步的，本发明对形成铜覆盖层22的数量不作限定。于其它实施例中，可在基层21的内侧壁和/或外侧壁上同时形成多层的铜覆盖层22。在实际使用中，当所需要的铜层较厚时，若一次冶金轧制一层较厚的铜覆盖层22，所需要的轧制压力要很高，轧制较困难。为方便冶金轧制且提高基层21和铜覆盖层22之间的连接强度，可通过多次冶金轧制多层铜覆盖层22来满足强度和铜层厚度的要求。
本发明所指的套接包括两种情况。第一种情况为，第二管件2全部套接在第一管件1上，如图2至图4所示。其中，图2中第二管件2全部外套于第一管件1，图3和图4中第二管件2全部内衬于第一管件1。第二中情况为，第二管件2部分套接在第一管件1上，如图5所示，此时第二管件2上的局部区域与第一管件1上的局部区域相套接重叠，本发明对套接重叠的长度不作任何限定。
于本实施例中，基层21的熔点大于或等于铜覆盖层22。优选的，设置基层21为不锈钢。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，基层21可为碳钢。于本实施例中，第一管件1亦为不锈钢管。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，第一管件1可为铝管或碳钢管。
于本实施例中，第二管件2的成型方法为包括基层21和至少一层铜覆盖层22的复合金属板材经卷曲焊接而成。具体而言，如图10所示，将复合金属板材进行卷曲形成具有开槽的管状；将开槽的两个相对的侧面进行焊接连接。
然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可将复合金属板材经卷曲成型，如图11所示，成型后的第二管件2上具有长度沿第二管件2的轴向延伸的槽25。或者采用拉伸加工形成。具体而言，首先，将复合金属板材放置在具有成型腔的下模具上，上模具与成型腔相对设置，上模具下压将复合金属板材沿成型腔进行拉伸。上模具退出，将拉伸后的材料取出，去除底部后形成中空的第二管件。
于本实施例中，复合金属板材的成型方式为采用焊接法与冶金轧制相结合的方法将铜覆盖层22压合到基层21上。于其它实施例中，可采用电镀法、焊接法、冶金轧制法或胶粘接法中的任一种或其它组合在管状的基层21的侧壁形成至少一层铜覆盖层22。
具体而言：首先，将板材状的铜覆盖层22覆盖在板材状的基层21上。
其次，采用焊接法将基层21和铜覆盖层22的四周焊接连接在一起，使得基层21和铜覆盖层22之间形成接近真空的间隙。由于铜材料在高温下很容易发生氧化，在表层形成氧化膜，在冶金轧制时氧化膜会阻挡铜原子和钢原子的运动，从而影响到基层21和铜覆盖层22的结合面强度。四周焊接连接在一起的基层21和铜覆盖层22，两者之间形成接近真空的间隙，氧气很少，在后续进行高温加热时，铜覆盖层不易发生氧化形成氧化层。为进一步提高两者结合面的连接强度，于其它实施例中，可在基层21和铜覆盖层22之间增加一层连接层23,如图6所示。连接层23可为防止铜覆盖层22氧化的防氧化层(如箔金属层)或其它有利于增加基层21和铜覆盖层22的金属层。
最后，采用冶金轧制的方法将基层21和铜覆盖层22压合在一起。于本实施例中，采用热轧的方式将两者结合。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可采用冷轧的方法结合两者，或者在基层21上直接焊接铜覆盖层22，或者在基层21上电镀铜覆盖层22，或者采用胶粘接的方法将铜覆盖层22粘接到基层1上。
于本实施例中，热轧的工序为：
首先，在900℃～1000℃范围内加热四周焊接在一起的基层21和铜覆盖层22，达到基层21的热轧温度。于本实施例中，为防止铜覆盖层22在高温长时间加热的情况下接触面形成氧化膜，采用功率较大的电加热设备在10分钟～15分钟内进行迅速加热。其次，采用多辊热轧机进行多次轧制。其中，首次轧制的变形量控制在60％以上。最后，在600℃～800℃下进行0.5小时～4小时的退火。实验表明，经冶金热轧制后的基层21和铜覆盖层22抗剪强度为14～15kg/mm冷弯9O度，扭转360度均无分层现象。
步骤S2、采用母材熔化的方法焊接连接装配后的第一管件1和第二管件2。于本实施例中，母材熔化的方法为氩弧焊。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，母材熔化的方法可为等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊或高频焊中的任一种。
于本实施例中，为加强第一管件1和第二管件2的连接强度，在采用母材熔化的方法焊接连接第一管件1和第二管件2时添加焊材，焊材熔化并与母材互熔，冷却后形成焊缝。焊材可为铁基焊丝、镍基焊丝、铜基焊丝或银基焊丝中的任一种。
为进一步增加第一管件1和第二管件2的连接强度，本实施例在步骤S2后还增加了步骤S3、将焊接连接后的第一管件1和第二管件2进行钎焊，在第一管件1和第二管件2的装配间隙内填充钎焊料层3。
于本实施例中，在形成第二管件2时，设置在第一管件1和第二管件2的套接区，第二管件2的周向分布有多个通孔24。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，第二管件2的周向分布有多个通槽。于其它实施例中，当第一管件1和第二管件2对接装配时，由于不存在套接区域，因此无步骤S3且第二管件2的周向也不具有多个通孔或通槽。
通过在套接区的第二管件2的周向分布通孔24，当本发明提供的复合管与外部零件进行火焰钎焊时，焊料沿着外部零件和第二管件2之间的缝隙渗透至通孔24并填充通孔24。通孔24内的焊料进一步加强了第一管件和第二管件之间的连接强度。优选的，设置第二管件2的轴向均匀分布有多个通孔24，然而，本发明对此不作任何限定。
与上述复合管的制造方法相对应的，本实施例还提供了一种复合管，包括第一管件1和第二管件2。第二管件2套接焊连接于第一管件1，第二管件2包括基层21和形成在基层21侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层22。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，第一管件1和第二管件2可对接焊连接，如图12至图14所示。在图12中，铜覆盖层22形成于基层21的外侧壁，图13中，铜覆盖层22形成于基层21的内侧壁，图14中，基层21的内侧壁和外侧壁同均形成有铜覆盖层22。
本实施例提供的第二管件2沿第一管件1的周向连续包覆基层21。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，为加工方便，第二管件2上具有长度沿第二管件2的轴向延伸的槽25，即其横截面形状为具有缺口的环状。优选的，设置槽25的宽度小于第二管件2横截面周长的1/4，如图11所示。
于本实施例中，第二管件2包括形成在基层21外侧壁上的一层铜覆盖层22。然而，本发明对铜覆盖层22的形成位置不作限定。于其它实施例中，如图3所示，铜覆盖层22可形成在基层21的内侧壁，或同时形成在基层21的内侧壁和外侧壁，如图4所示。进一步的，本发明对形成铜覆盖层22的数量不作限定。于其它实施例中，可在基层21的内侧壁和/或外侧壁上同时形成多层的铜覆盖层22。
于本实施例中，基层21的熔点大于或等于铜覆盖层22。优选的，设置基层21为不锈钢。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，基层21可为碳钢。于本实施例中，第一管件1亦为不锈钢管。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，第一管件1可为铝管或碳钢管。
为加强第一管件1和第二管件2之间的连接强度，当第二管件2套接焊连接于第一管件1时，第一管件1和第二管件2的装配间隙内填充有钎焊料层3。钎焊料层3沿第一管件1的轴向加强了第一管件1和第二管件2套接区的连接强度。
于本实施例中，在第一管件1和第二管件2的套接区，第二管件2的周向分布有多个通孔24。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，第二管件2的周向分布有多个通槽。
通过在套接区的第二管件2的周向分布通孔24，当本发明提供的复合管与外部零件进行火焰钎焊时，焊料沿着外部零件和第二管件2之间的缝隙渗透至通孔24并填充通孔24。通孔24内的焊料进一步加强了第一管件和第二管件之间的连接强度。优选的，设置第二管件2的轴向均匀分布有多个通孔24，然而，本发明对此不作任何限定。
于其它实施例中，当第一管件1和第二管件2对接装配时，由于不存在套接区域，因此，复合管不具有钎焊料层3且第二管件2的周向也不具有多个通孔或通槽。
如图7所示，本实施例提供的复合管及复合管的制造方法应用于与制冷压缩机储液器进气管相连接。然而本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，本发明提供的复合管及复合管的制造方法可用于与制冷压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，制冷压缩机储液器出气管(如图8所示)，空调用消音器上配管、气液分离器配管(图9所示)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，空调用单向阀管、空调用干燥过滤器管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管、空调换热器管等外部零件中的任一种相连接。
进一步的，本发明提供的复合管可采用氩弧焊、等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊、高频焊或钎焊中的任一种与外部零件焊接连接。
实施例二
本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于第二管件2的形成方法。
如图16所示，于本实施例中，第二管件2的形成方法为：
步骤S100、先形成管状的基层21；
步骤S200、采用焊接法和冶金轧制法相结合，在管状的基层21的侧壁形成至少一层铜覆盖层22。具体的步骤和条件与实施例一相同。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可采用电镀法、焊接法、冶金轧制法或胶粘接法中的任一种或其它组合在管状的基层21的侧壁形成至少一层铜覆盖层22。
综上所述，本发明提供的复合管中第二管件2用于连接第一管件1和外部零件，在制冷设备中，第二管件2通常用于连接第一管件1和铜制的外部零件。本发明提供的复合管中，第二管件2包括基层21和设置在基层21侧壁上的至少一层铜覆盖层22，与具有相同内径尺寸和外径尺寸的纯铜连接管和现有的复合管结构相比，铜覆盖层22实现与外部零件的良好焊接，可完全替代现有的纯铜连接管和现有的复合管结构，而基层21的设置则大大减小了铜材料的使用量，大幅度降低了成本。
此外，设置基层21的熔点大于或等于铜覆盖层22，在进行焊接时，熔点较高的基层21不易被烧穿，可大大提高复合管焊接后的成品率。设置第二管件2还包括设置在基层21和至少一层铜覆盖层22之间的连接层23，连接层23(如防止铜氧化的连接层)可增加基层21和铜覆盖层22之间的连接强度。为提高第一管件1和第二管件2的连接强度，在采用母材熔化的方式焊接两者时添加焊材。
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 (20)
1.一种复合管的制造方法，其特征在于，包括：
套接或对接装配第一管件和第二管件，第二管件包括基层和形成在基层侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层；
采用母材熔化的方法焊接连接装配后的第一管件和第二管件。
2.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，所述基层的熔点大于或等于铜覆盖层。
3.根据权利要求2所述的复合管的制造方法，其特征在于，所述基层的材料为碳钢或不锈钢。
4.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，所述第二管件还包括形成在基层和铜覆盖层之间的至少一层连接层。
5.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，第二管件的成型方式为包括基层和至少一层铜覆盖层的复合金属板材经卷曲焊接、卷曲成型或拉伸加工中的任一种。
6.根据权利要求5所述的复合管的制造方法，其特征在于，复合金属板材中基层和至少一层铜覆盖层的结合方式为在基层上焊接铜覆盖层、在基层上电镀铜覆盖层、采用冶金轧制的方法将铜覆盖层压合到基层上、或采用胶粘接的方法粘接铜覆盖层和基层，或者上述几种方法中多种的结合。
7.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，第二管件的成型方式为：
先形成管状的基层；
采用电镀法、焊接法、冶金轧制法或胶粘接法中的任一种或多种的结合在管状的基层的侧壁形成至少一层铜覆盖层。
8.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，采用母材熔化的方法焊接连接第一管件和第二管件时添加焊材，焊材熔化并与母材互熔，冷却后形成焊缝。
9.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，母材熔化的方法为氩弧焊、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。
10.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，当第一管件和第二管件套接装配时，将焊接连接后的第一管件和第二管件进行钎焊，在第一管件和第二管件的装配间隙内填充钎焊料层。
11.根据权利要求1所述的复合管的制造方法，其特征在于，当第一管件和第二管件套接装配时，在第一管件和第二管件的套接区域，第二管件的周向分布有多个通孔或通槽。
12.权利要求1～11任一项所述的复合管的制造方法应用于制冷压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，制冷压缩机储液器进气管、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，空调用单向阀管、空调用干燥过滤器管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管、空调换热器管。
13.一种复合管，其特征在于，包括：
第一管件；
第二管件，套接焊或对接焊连接于第一管件，第二管件包括基层和形成在基层侧壁上的用于与外部零件焊接的至少一层铜覆盖层。
14.根据权利要求13所述的复合管，其特征在于，所述基层的熔点大于或等于铜覆盖层。
15.根据权利要求14所述的复合管，其特征在于，所述基层的材料为碳钢或不锈钢。
16.根据权利要求13所述的复合管，其特征在于，第二管件还包括形成在基层和铜覆盖层之间的至少一层连接层。
17.根据权利要求13所述的复合管，其特征在于，当第二管件套接焊连接于第一管件时，第一管件和第二管件的装配间隙内填充有钎焊料层。
18.根据权利要求13所述的复合管，其特征在于，当第二管件套接焊连接于第一管件时，在第一管件和第二管件的套接区域，第二管件的周向分布有多个通孔或通槽。
19.权利要求13～18任一项所述的复合管应用于制冷压缩机吸气管内管、吸气外管、排气管，制冷压缩机储液器进气管、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，空调用单向阀管、空调用干燥过滤器管、制冷上用电磁换向阀上配管、空调用电子膨胀阀上配管、空调换热器管。
20.根据权要求13～18任一项所述的复合管的应用，其特征在于，所述复合管采用氩弧焊、等离子焊、准离子焊、激光焊、闪光焊、电阻焊、高频焊或钎焊中的任一种与外部零件焊接连接。
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