CN108672898B - 吸气隔热压缩机焊接装配方法 - Google Patents

吸气隔热压缩机焊接装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制冷设备装配方法，公开了一种吸气隔热压缩机焊接装配方法，包括如下步骤：S1.将吸气管(4)的一端密封连接至气缸(3)的吸气孔，并使得吸气管(4)的另一端穿过主壳体(1)的导管(10)向外延伸；S2.将排气管(5)密封连接至储液器(2)，并在排气管(5)内同轴安装隔热管(6)；S3.将排气管(5)与所述吸气管(4)嵌套，并使得隔热管(6)伸入至吸气孔内；S4.利用CMT焊接设备焊接，使得吸气管(4)、排气管(5)及所述导管(10)之间形成焊缝。通过采用本发明的工艺方法，降低热量输入，避免隔热管过温失效，实现吸气隔热压缩机本体与储液器焊接；另一方面，工艺简单，装配间隙的容错率高，成本也相对较低。

Description

吸气隔热压缩机焊接装配方法
技术领域
本发明涉及制冷设备装配方法，具体地涉及一种吸气隔热压缩机焊接装配方法。
背景技术
压缩机是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏。压缩机一般包括主壳体和储液器，储液器与主壳体之间通过吸气管组连接，以使得储液器内的冷媒能够流入主壳体内安装的气缸内进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂气体通过排气管排出，从而实现压缩→冷凝(放热)→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环。
制冷循环过程中，压缩机的主壳体内为高温高压气体，而吸气管组始终密封连接储液器与主壳体，主壳体的热量很容易通过吸气管组的外壁传导至吸气管组内部流动的低温气态冷媒中，造成吸气过热问题。研究表明，吸气过热是影响压缩机效率的主要因素之一。为了避免该问题，相关现有技术中通过在吸气管组内增设隔热管，以阻隔主壳体的热量向吸气管组内部流动的气态冷媒的传导。但是，隔热管通常选用低熔点的高分子材料制成，而现有压缩机装配时，焊接储液器与主壳体时往往采用火焰钎焊、感应钎焊等方法，焊接温度高，如果直接采用该工艺对吸气隔热压缩机进行焊接，会造成管组内隔热管失效。
而成本较低的气体保护焊受限于吸气管组的材料，例如，铜材质的吸气管组不适宜采用气体保护焊；而钢材质的吸气管组往往为薄壁管件，采用常规气体保护焊时容易烧穿。因此，并没有在储液器焊接中大规模采用。而且，常规气体保护焊焊接热影响大，管组内塑料管高温失效问题同样无法解决。
采用激光焊、氩弧焊等低热量输入的焊接方法虽然可以解决塑料管高温失效问题，但对零件加工精度、装配间隙等要求高，然而压缩机泵体安装时不可避免的存在高度差，接缝间隙很难保证，量产难度大。因此，需要开发新的吸气隔热压缩机储液器焊接方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的提供一种吸气隔热压缩机焊接装配方法，该压缩机装配方法能够解决隔热管高温失效问题，提高焊接质量，提高装配间隙的容错率，成本也相对较低。
为了实现上述目的，本发明提供一种吸气隔热压缩机焊接装配方法，其中，包括如下步骤：
S1.将吸气管的一端密封连接至气缸的吸气孔，并使得所述吸气管的另一端穿过主壳体的导管向外延伸；
S2.将排气管密封连接至储液器，并在所述排气管内同轴安装隔热管；
S3.将所述排气管与所述吸气管嵌套，并使得所述隔热管伸入至所述吸气孔内；
S4.利用CMT焊接设备焊接，使得所述吸气管、所述排气管及所述导管之间形成焊缝。
优选地，所述CMT焊接设备的焊枪端部安装有喷嘴，所述喷嘴包括与所述焊枪端部固定的安装部以及径向尺寸小于所述安装部的头部，在步骤S4中，所述头部伸入所述储液器与所述主壳体之间实施焊接。
优选地，所述安装部具有插接至所述焊枪端部的插槽。
优选地，步骤S4中包括如下子步骤：
S4.1步骤S3后形成的待焊接工件进入焊接工位，通过定位工装对所述焊缝的形成位置进行定位，以使得所述焊枪对准焊缝的形成位置，并保持所述头部距离所述焊缝的形成位置为预定高度；
S4.2预吹保护气体至所述焊缝的形成位置后，起弧后进入稳定焊接，直至形成所述焊缝后收弧；
S4.3延迟关闭保护气体。
优选地，子步骤S4.1中采用激光传感器对所述焊缝的形成位置进行平面高度测量，并依据所述平面高度测量的测量结果调整所述头部距离所述焊缝的形成位置的高度。
优选地，子步骤S4.2中的起弧焊段焊接参数为：焊接电流60A～120A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
优选地，子步骤S4.2中的稳定焊接段焊接参数为：焊接电流60A～150A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
优选地，子步骤S4.2中的收弧焊接段焊接参数为：焊接电流60A～150A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
优选地，子步骤S4.2中起弧与收弧的搭接距离不小于3mm。
优选地，步骤S4中形成所述焊缝的焊接材料为钢制气体保护焊丝，所述CMT焊接设备所采用的保护气体为Ar与CO2混合气体。
优选地，所述焊接材料采用直径φ1.0mm的ER50-6焊丝，所述保护气体为80％的Ar与20％的CO2的混合气体。
通过上述技术方案，具有以下技术效果：
1、相比于传统焊接工艺，CMT焊接可以较好的适用于薄板焊接，CMT焊接可以避免普通气体保护焊造成吸气管、排气管的烧穿问题，形成焊缝的质量高；
2、相比于普通的MIG/MAG焊接输入热量更小，有利于减小焊接过程对于隔热管的热影响，避免隔热管过温失效；
3、由于焊接过程中有焊丝填充，相比于激光焊、氩弧焊工艺，对于装配间隙具有较佳的容错率，降低工件加工和装配精度要求；
4、CMT焊接适用于钢材吸气管、排气管及导管连接，焊材为钢焊丝，成本低于钎焊使用的铜焊料和银焊料。
附图说明
图1是本发明中所使用的喷嘴的一种优选实施方式结构图；
图2是焊接过程中图1中的喷嘴与焊缝形成位置之间的相对位置示意图；
图3是焊接完成后的焊接效果图。
附图标记说明
1-主壳体；10-导管；2-储液器；3-气缸；4-吸气管；5-排气管；6-隔热管；7-喷嘴；70-安装部；71-头部；72-过渡段；73-插槽。
具体实施方式
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
为了便于说明本发明中的吸气隔热压缩机焊接装配方法，首先简要说明本发明的方法所针对的压缩机的结构。
如图3中所示，压缩机包括主壳体1和储液器2，其中，主壳体1内安装有气缸3，并且气缸3内设置有与气缸3的内壁配合的活塞，主壳体1内的电机驱动气缸3中的活塞动作，对自储液器2吸入的冷媒进行压缩。
储液器2内存储有待压缩的冷媒，气缸3上的吸气孔与储液器2之间通过吸气管组密封连通，以使得储液器2内的气态冷媒可以通过吸气孔进入气缸3内的压缩腔中。吸气管组包括导管10、吸气管4、排气管5以及隔热管6，其中：
导管10设置于主壳体1的外周壁上并朝向储液器2的方向延伸，其中：导管10通过翻边工艺一体形成于主壳体1上；也可以独立于主壳体1加工，并通过焊接等固定形式与主壳体1相互固定。吸气管4的一端密封连接至气缸3的吸气孔上、另一端自导管10中穿出并朝向储液器2的方向延伸。排气管5的一端密封连接至储液器2内部、另一端伸入吸气管4内与之嵌套。隔热管6的两端分别插入吸气管4和排气管5内，隔热管6采用低熔点的高分子材料制成，以减少甚至隔离吸气管组内部的冷媒流路与外部的热传导，避免压缩机出现吸气过热现象。
为了密封连通气缸3的吸气孔至储液器2的冷媒流路，吸气管4、排气管5及导管10之间需要焊接密封形成焊缝。具体地，排气管5的伸入导管10的一端优选设置有图3中所示的扩口，以使排管5上形成焊缝的位置尽量在径向上远离隔热管6，该扩口插入吸气管4内，如此，导管10的靠近储液器2的端部、吸气管4的穿过导管10朝向储液器2延伸的一端以及排气管5的外管壁上需要形成焊缝，以使冷媒流路与外界密封分隔。具体地，可以首先在导管10与吸气管4之间形成一道焊缝，然后在将两者一起与排气管5焊接密封；或者，将三者同轴嵌套后以一道焊缝密封连接三层管壁。
如图1和图2中所示，根据本发明一种优选实施方式的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其能够更好地形成前述的压缩机上的焊缝，尤其是在本发明的优选装配方法下，吸气管组内通过焊缝连接的管体均优选采用钢制管。该装配方法包括如下步骤：
S1.将吸气管4的一端密封连接至气缸3的吸气孔，并使得吸气管4的另一端穿过主壳体1的导管10向外延伸；
S2.将排气管5密封连接至储液器2，并在排气管5内同轴安装隔热管6；
S3.将排气管5与吸气管4嵌套，并使得隔热管6伸入至吸气孔内；
S4.利用CMT焊接设备焊接，使得吸气管4、排气管5及导管10之间形成焊缝。
其中：焊接材料优选为钢制气体保护焊丝，CMT焊接设备所采用的保护气体优选为Ar与CO2混合气体。
与传统钎焊相比，气体保护焊与CMT焊接(冷金属过渡焊接)的焊丝不含有贵重金属，造价相对便宜。而与普通气体保护焊相区别地，CMT焊接设备工作时，通过对短路状态的控制，保证短路电流很小，熔滴脱落时焊丝机械式回抽，避免了熔滴过渡时飞溅，同时，CMT焊接时熔深接近一致、电弧稳定性好，形成的焊缝均匀一致。更为重要的是，CMT焊接过程中，焊丝回抽的动作将熔滴送入熔池内，此时短路电流几乎为零，持续输入热量的时间非常短(热量输入相比于钎焊等普通热焊接降低20％至30％)，相当于给予熔池一个冷却的时间，焊缝的搭桥能力良好，尤其适合薄板工件的焊接，可以很大程度上提高装配间隙的容错率，且输入热量的减小可以消除塌陷和烧穿问题。对于压缩机的吸气管组焊接问题，采用此种焊接方式可以使用薄钢板甚至超薄钢板制成的管路。
进一步地，CMT焊接设备的焊枪在采购时为标准口径的，最小口径为φ20mm左右，将其应用于压缩机的装配过程时，焊枪的可达性变差(储液器2与主壳体1之间的间距很小，标准口径的焊枪端部无法按照预定高度伸入焊缝形成的位置，因此焊接质量受到影响)。为了改善焊枪的可达性，CMT焊接设备的焊枪端部优选安装有图1中所示的喷嘴7，该喷嘴7包括与焊枪端部固定的安装部70以及径向尺寸小于安装部70的头部71，在前述的步骤S4中，头部71伸入储液器2与主壳体1之间实施焊接。换言之，头部71的径向尺寸依据主壳体1与储液器2之间安装后的实际间隙设计，以使其可以在焊接过程中依据焊接参数设定需要伸入两者之间。
进一步地，为了使喷嘴7的两个径向尺寸不同的部分之间平缓过渡，以使自喷嘴7流出的保护气体不因流动路径的突扩而发生气流不稳，安装部70与头部71之间通过锥台型的过渡部72连接，过渡部72的径向尺寸自安装部70至头部71的方向逐渐减小。
进一步地，为了便于喷嘴7与焊枪的固定，安装部70上还形成有能够插接至焊枪端部的插槽73，且该插槽73优选为多个，沿着安装部70的周向均匀布置。这样，可以依据压缩机的不同型号，配套多个具有不同尺寸头部71的喷嘴7，装配时依据现场的焊接需要选择合适的喷嘴直接与焊枪端部插接。
进一步地，步骤S4中包括如下子步骤：
S4.1步骤S3后形成的待焊接工件进入焊接工位，通过定位工装对焊缝的形成位置进行定位，以使得焊枪对准焊缝的形成位置，并保持头部71距离焊缝的形成位置为预定高度；
S4.2预吹保护气体至焊缝的形成位置后，起弧后进入稳定焊接，直至形成焊缝后收弧；
S4.3延迟关闭保护气体，焊枪回位，夹具松开，焊接完成的工件离开焊接工位。
其中，子步骤S4.1中优选采用激光传感器对焊缝的形成位置进行平面高度测量，并依据平面高度测量的测量结果调整头部71距离焊缝的形成位置的高度。
高度测量环节采用激光传感器可以提高头部71与焊缝形成位置之间的定位精度，提高焊接效果。而在起弧前开启保护气体并收弧后延迟关闭保护气体，可以最大限度的避免焊缝与空气接触发生氧化等反应，保证焊缝在保护气体中冷却。
进一步地，子步骤S4.2中的起弧焊段焊接参数为：焊接电流60A～120A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min；稳定焊接段焊接参数为：焊接电流60A～150A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min；收弧焊接段焊接参数为：焊接电流60A～150A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
进一步地，子步骤S4.2中起弧与收弧的搭接距离不小于3mm。
焊接过程中，根据生产节拍需求确定焊接速度范围，根据板厚、熔深要求等因素确定稳定焊接电流大小。通常压缩机管材厚度在0.5～2mm左右，稳定焊接电流范围60～150A。为保证焊缝完全密封，焊接收弧点位置要超过起弧点一定距离，形成搭接段。为避免搭接段焊接缺陷而导致气密泄漏，起弧段采用小于稳定焊接焊接电流，尽量减少起弧段焊缝余高；收弧段电流较起弧段大，获得熔深和宽度均较大的焊缝，确保焊缝能够完全覆盖起弧段焊缝，降低搭接段焊接泄漏风险。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种吸气隔热压缩机焊接装配方法，其中，包括如下步骤：
S1.将吸气管(4)的一端密封连接至气缸(3)的吸气孔，并使得所述吸气管(4)的另一端穿过主壳体(1)的导管(10)向外延伸；
S2.将排气管(5)密封连接至储液器(2)，并在所述排气管(5)内同轴安装隔热管(6)；
S3.将所述排气管(5)与所述吸气管(4)嵌套，并使得所述隔热管(6)伸入至所述吸气孔内；
S4.利用CMT焊接设备焊接，使得所述吸气管(4)、所述排气管(5)及所述导管(10)之间形成焊缝；
其中，所述排气管(5)的伸入所述导管(10)的一端设置有扩口，所述扩口插入所述吸气管(4)内。
2.根据权利要求1所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，所述CMT焊接设备的焊枪端部安装有喷嘴(7)，所述喷嘴(7)包括与所述焊枪端部固定的安装部(70)以及径向尺寸小于所述安装部(70)的头部(71)，在步骤S4中，所述头部(71)伸入所述储液器(2)与所述主壳体(1)之间实施焊接。
3.根据权利要求2所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，所述安装部(70)具有插接至所述焊枪端部的插槽(73)。
4.根据权利要求2所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，步骤S4中包括如下子步骤：
S4.1步骤S3后形成的待焊接工件进入焊接工位，通过定位工装对所述焊缝的形成位置进行定位，以使得所述焊枪对准焊缝的形成位置，并保持所述头部(71)距离所述焊缝的形成位置为预定高度；
S4.2预吹保护气体至所述焊缝的形成位置后，起弧后进入稳定焊接，直至形成所述焊缝后收弧；
S4.3延迟关闭保护气体。
5.根据权利要求4所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，子步骤S4.1中采用激光传感器对所述焊缝的形成位置进行平面高度测量，并依据所述平面高度测量的测量结果调整所述头部(71)距离所述焊缝的形成位置的高度。
6.根据权利要求4所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，子步骤S4.2中的起弧焊段焊接参数为：焊接电流60A～120A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
7.根据权利要求4所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，子步骤S4.2中的稳定焊接段焊接参数为：焊接电流60A～150A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
8.根据权利要求4所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，子步骤S4.2中的收弧焊接段焊接参数为：焊接电流60A～150A；焊接速度0.5m/min～1.5m/min。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，子步骤S4.2中起弧与收弧的搭接距离不小于3mm。
10.根据权利要求1所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，步骤S4中形成所述焊缝的焊接材料为钢制气体保护焊丝，采用的保护气体为Ar与CO2混合气体。
11.根据权利要求10所述的吸气隔热压缩机焊接装配方法，其特征在于，所述焊接材料采用直径φ1.0mm的ER50-6焊丝，所述保护气体为80％的Ar与20％的CO2的混合气体。
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