CN109578706B - 一种铜铝复合管连接管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜铝复合管连接管,包括里面为铝层，外面覆盖铜层的铜铝复合管段,铜铝复合管两端分别连接有同管径的铜管段,所述的铜铝复合管段和两端的铜管段无焊缝连接，所述铜铝复合管段外层铜材料层无焊缝隙延伸至两端的铜管段部分铜材料层，所述的铜管段内部的铜质材料和所述铜铝复合管内层的铝质材料接触面为铜铝原子间的金属键结合融合面，应用该技术方案,能避免连接管不同金属材料管段之间焊接连接时产生电化腐蚀而在焊缝处泄露,影响连接管的密封性,同时改善融合面处的力学性能，避免弯曲时在融合面出现破损，达到延长使用寿命的效果。

Description

一种铜铝复合管连接管

技术领域

本发明涉及空调器室内外机连接管领域,尤其涉及到铜铝复合管连接管。

背景技术

目前市场上使用的空调室内外机的连接管，出现一种中间段采用外部覆盖铜层、内部覆盖铝层的铜铝复合管，且两端通过焊接方式连接有铜管的铜铝复合管连接管。

铜铝复合管采用外面覆盖一层铜层围成的管路,里面再套上一层铝层围成的管路结构,铝管和铜管之间接触为原子间金属键结合层，也就是说铝管和铜管接触面之间的融合为金属键之间结合，这种融合相当在于在铝管和铜管接触面铜铝原子之间互相扩散，互相通过金属键结合，形成一种合金材料，因此耐化学腐蚀性要远远强于钎焊接的连接，且通过金属键结合的融合层，其力学性能要远好于焊接的焊接面。

中间段采用的铜铝复合管技术反映在申请号：CN201410289765.1，名称为：一种制冷机铜铝复合管及其加工工艺”的中国发明专利，以及申请号：CN201010578965.0，名称为”一种铜包铝管的制造方法”的中国发明专利中。

两端通过焊接方式连接有铜管的铜铝复合管连接管的技术反映在申请号：CN201120246388.5，名称为：一种铜铝复合管及空调室外机连接管” 的中国实用新型专利中。

采取两端焊接有铜管的铜铝复合管连接管，首先存在铜管和铜铝复合管之间焊接面，由于焊接材料的不同，使得焊接面处，尤其外焊接面处，接触空气中的水分和氧气而产生电化腐蚀，导致长时间使用泄露的缺陷；其次，也存在焊接处的主要力学性能大大低于其余管路部分，不适于在焊接处折弯的缺陷。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出一种铜铝复合连接管技术方案，包括里面为铝层，外面覆盖铜层的铜铝复合管段,铜铝复合管两端分别连接有同管径的铜管段,其特征在于,所述的铜铝复合管段和两端的铜管段无焊缝连接，所述铜铝复合管段外层铜材料层无焊缝隙延伸至两端的铜管段部分铜材料层，所述的铜管段内部的铜质材料和所述铜铝复合管内层的铝质材料接触面为铜铝原子间的金属键结合层融合面。

进一步地，所述的铜管段内部的铜质材料和所述铜铝复合管内层的铝质材料接触融合面为榫式结构。

内部铜管和铝管接触面采用榫式结构，是为了增加融合面的强度以及接触面积，达到铜和铝原子在结合层之间扩散更加充分，金属健结合更牢固、彻底，进一步改善力学性能的效果。

进一步地，所述铜管段长度为50-250毫米。

进一步地，与所述铜铝复合管连接的铜管段的两端口扩口，显喇叭形状, 分别套有铜钠子, 且所述铜铝复合管连接管外覆盖保温层。

上述技术方案，中间的铜铝复合管段和两端的铜管段采用无焊接连接方式，

即在铜铝复合管和两端铜管的内部接触面处，实现铜铝原子之间金属键结合，而外部的铜层围成的管路直接延伸到端面，实现无缝隙延伸，能达到有效避免外表面由于焊接而造成的电化腐蚀效果，此外，由于内表面铜铝金属之间实现金属健结合，也能达到融合面处的防电化腐蚀特性要大大好于采用焊接连接的结合面的效果，而且能达到大大改善了融合面处力学性能，提高了抗弯曲特性效果。

需要加长操作时，只需要在铜铝复合连接管两头的铜管段处和需要加长的铜管段之间，采用铜质焊料进行焊接，能实现相同金属材料之间的连接，也能达到无需操作人员额外培训，易操作的效果。

同时，本发明还提供一种制造上述铜铝复合管加工的方法，包括以下步骤：

第一步，将需要加工的铜铝复合管段放置于加工平台上，并用紧箍夹具夹紧；

第二步，用带有螺旋形导流槽的转头，加热并保持至铝熔点温度后，与铜铝复合管同轴心，高速旋转进入铜铝复合管内部，螺旋形转头的外直径与铜铝复合管里面铝层所围成的铝管外边缘直径相同，进入铜铝复合管内部后，融化及清除里面的铝层金属，并通过螺旋形导流槽把融化的铝金属导流出铜铝复合管；

第三步，当转头转到需要的深度后，即退出，并用干燥的压缩空气吹干净，完成铜铝复合管内部铝层金属热融化并清除处理；

第四步，用另外一只与上述螺旋形转头同规格，且不带螺旋形导流槽、外壁光滑，且直径可调节的转头，套上尺寸同所融化铝层的内、外边缘直径，即与内部铝层所围成的铝管同规格尺寸的铜管，加热并保持至低于铝熔点温度50～100度的温度后，与铜铝复合管同轴心，高速旋转进入铜铝复合管内部，套装在转头上的铜管与没有处理的内部铝层端面表面完全接触，并融合，且外壁与外层铜层所围成的铜管内壁贴合完毕后，此时，夹紧铜铝复合管的夹具再进一步收紧，同时转头位置不动，继续旋转并逐渐增大转头的直径，使得套在转头上铜管胀大，挤压彼此之间间隙，实现与外层铜管内壁实现过盈配合连接，完成后，即停止加热，并将温度逐步降低至正常温度，然后调节缩小转头直径，让套接在转头上的铜管与转头分离，此时即完成内部铜管与外层铜管，以及内部铜管与内部铝管在融合面之间的原子金属键结合，并最终退出转头。

第五步，将完成铜管和铜铝复合管段之间无焊缝连接的铜管段，套上铜纳子和保温管，然后扩口，完成铜铝复合管连接管的加工。

采用上述方法，一是利用铜金属熔点温度高于铝金属的物理特性，融化清除内层铝金属，二是利用转头转孔切削金属特性，机械清除内层铝金属，清除内层铝金属后，再用铜管替代内部所融化的铝管，通过高速旋转完成和外部铜管、以及内部铝管接触面之间摩擦融合、以及同时通过继续收紧紧箍夹具夹紧铜铝复合管、适当胀大内部铜管的方式，挤压彼此之间间隙，完成内部铜管和外部铜管、以及和内部铝管接触面之间过盈配合，实现了铜铝金属键之间的连接融合，最终达到在保证质量前提下的快速稳定生产的效果。

附图说明

图1为本发明实施例铜铝复合连接管示意图。

图2-1为本发明预剥除部分铝管加工示意图。

图2-2为本发明剥除铝管加工示意图。

图2-3为本发明预增加铜管加工示意图。

图2-4为本发明用铜管替代铝管加工示意图。

图2-5为本发明铜管替代铝管加工完成示意图。

图3为本发明最终完成加工的成品管示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种铜铝复合管连接管技术方案，如图1所示，包括：位于中部位置，里面为铝层，外面覆盖铜层的铜铝复合管段，外直径为12.7毫米，在铜铝复合管右端102、左端105，分别和右铜管103、左铜管106连接，铜管管径同铜铝复合管；右铜管103、左铜管106先套进右铜纳子104、左铜纳子107，以及保温管101后，再两边端口打喇叭形扩口，右铜管104、左铜管106另外一端分别和铜铝复合管两端实现无缝连接，即铜铝复合管的外表面的铜层直接延伸到连接管喇叭口端面，内表面的铜层和铜铝复合管内表面的铝层融合面之间实现原子间的金属键结合融合，融合面为榫式结构。

完成金属键结合融合的连接管见图2-5示意图，铜铝复合管段外层铜层206直接延伸至需要扩喇叭口的左端面，在融合面205的左侧内部，为和铜层206相同材料的铜层204a,融合面205的右侧内部，为铝层207，铜层204a和铜铝复合管段外层铜层206之间接触面，即融合面205把接触面208隔开的左面部分208a,为同样材料构成的金属键结合融合面，而铜层204a的右端面，中间形成一端凸出的榫头，铝层207的左端面上对应位置处设置有配套的榫槽209，铜层204a的右端面通过凸出的榫头，紧紧嵌入铝层207榫槽209中，并在融合面205实现铜铝原子之间的相互扩散，形成金属键的融合连接。

最终完成加工的成品管路件见图3示意图，铜层206和相同材料的铜层204a相互通过金属键连接融合，成为一个整体，在连接管左右两端形成一个均为铜质材料构成整体铜管104、106，而铜管104、106则分别在融合面205处完成和内部铝管之间的金属键结合融合，形成一种铜铝合金材料，因此在融合面205处的力学性能，比如弯曲性能，基本上等同于一根整体铜铝复合管，同时，由于内部在结合面处形成了铜铝合金材料，因此，此处的防止电化腐蚀特性要大大好于采用焊接连接的结合面。弯曲时，能保证在融合面处的金属不会由于韧性不够而出现破裂现象，大大优于采用钎焊时在焊接面处的力学性能。

该铜铝复合连接管直径为12.7毫米，整体壁厚为1毫米，外层铜层围成的铜管206的厚度为0.2毫米，里面铝层围成的铝管207的壁厚则为0.8毫米，榫槽209开在铝管207的端面中部位置，厚度为0.4毫米，深度为0.5～1毫米的环形槽，截面显正方形，也可以设置成截面端面厚度0.2毫米，底面厚度0.4毫米的喇叭形，喇叭口外面小里面大。

而配套的铜层204a的所构成的铜管，规格同铝管207，铜层204a右端面的榫头尺寸配套环形榫槽209尺寸，榫头为环形凸环。

另外，本发明还提供了一种加工上述铜铝复合管连接管的方法，具体见图2-1、2-2、2-3和2-4示意图，具体加工步骤为：

第一步，将管径为12.7毫米的铜铝复合管，放置于加工平台上，用紧箍夹具203夹紧，铜铝复合管内部铝层所围成铝管通过融合面205分为204和207两部分，规格相同，铝管204、207和外部铜管206在接触面208处为原子间的金属键连接融合。

第二步，用带有螺旋形导流槽的转头200，整体加热并保持至660度，即铝熔点温度后，与铜铝复合管同轴心，高速旋转进入铜铝复合管内部，螺旋形转头的外边缘直径与铜铝复合管里面铝层所围成的铝管204、207外边缘直径相同，进入铜铝复合管内部后，融化里面的铝管204这部分铝层金属，并通过螺旋形导流槽201把融化的铝水导流出铜铝复合管；

第三步，当转头200转到需要的深度后，即转头头部转到需要连接的融合面205后，即退出，并用干燥的压缩空气吹干净，完成铜铝复合管内部铝层所围成铝管204部分的金属热融化并清除处理，保留铜铝复合管内部铝层所围成铝管207部分，转头200头部设置的榫头202，在铝管207的端面中部位置融化并开有榫槽209；

除采取上述干燥的压缩空气吹干净外，也可以采取其它气体，比如氮气。

第四步，用另外一只与上述螺旋形转头200同规格，且不带螺旋形导流槽、外壁光滑，且直径可调节的转头，套上尺寸同所融化铝层所围成的铝管204的内、外边缘直径，即与内部铝层所围成的铝管204同规格尺寸的铜管204a，加热并保持至560～610温度后，与铜铝复合管同轴心，高速旋转进入铜铝复合管内部，套装在转头上的铜管204a与没有处理的内部铝层所围成的铝管207在融合面205处表面完全接触融合，且铜管204a的榫头完全插入榫槽209中，并完全融合，且外壁与外层铜层所围成的铜管206内壁在接触面208贴合完毕后，此时夹紧铜铝复合管的夹具再进一步收紧，同时转头位置不动，继续旋转并逐渐增大转头的直径，使得套在转头上铜管204a胀大，与外层铜管内壁实现过盈配合连接，挤压彼此之间间隙，完成后，即停止加热，并将温度逐步降低至正常温度，然后调节缩小转头直径，让套接在转头上的铜管204a与转头分离，此时即完成内部铜管204a与外层铜管206在接触面208a，以及内部铜管204a与内部铝管207在融合面205之间的原子金属键结合, 并最终退出转头。

完成上述过盈装配、转头停止加热后，可以在保持原来转速，或者逐步降低转速基础上，缩小转头直径，最终完成与套接在转头上的铜管204a分离。

第五步，将完成铜管和铜铝复合管段之间无焊缝连接的铜管段，套上铜纳子104、107和保温管101，然后扩口，完成铜铝复合管连接管的加工。

完成加工的铜铝复合管连接管，内部铜管204a与外层铜管206在接触面208a之间，随着温度的降低，最终这部分形成一个整体，而内部铜管204a与内部铝管207在融合面205之间的原子金属键结合完成后，形成一个铜铝合金材层，具体参考图3示意图。

采用上述方法所加工的铜铝复合管路，包括常用直径为6.35、9.52、12.7、15.88、19.05毫米等规格，也可以延伸至其他规格，比如22、28、32毫米等管径的铜铝复合管，管路厚度也可以根据实际需要做调整，如管路整体厚度可以选择0.75毫米，铜层为0.25毫米，铝层为0.5毫米等。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种铜铝复合管连接管,包括里面为铝层，外面覆盖铜层的铜铝复合管段,铜铝复合管两端分别连接有同管径的铜管段,其特征在于,所述的铜铝复合管段和两端的铜管段无焊缝连接，所述铜铝复合管段外层铜材料层无焊缝隙延伸至两端的铜管段部分铜材料层，所述的铜管段内部的铜质材料和所述铜铝复合管内层的铝质材料接触面为铜铝原子间的金属键结合融合面。

2.根据权利要求1所述的铜铝复合管连接管,其特征在于,所述的铜管段内部的铜质材料和所述铜铝复合管内层的铝质材料接触融合面为榫式结构。

3.根据权利要求1所述的铜铝复合管连接管,其特征在于,所述铜管段长度为50-250毫米。

4.根据权利要求1所述的铜铝复合管连接管,其特征在于,与所述铜铝复合管连接的铜管段的两端口扩口，显喇叭形状, 分别套有铜钠子, 且所述铜铝复合管连接管外覆盖保温层。

5.应用权利要求1～4任意一项所述的铜铝复合管连接管的加工方法，且特征在于，包括以下步骤：

第一步，将需要加工的铜铝复合管段放置于加工平台上，并用紧箍夹具夹紧；

第二步，用带有螺旋形导流槽的转头，加热并保持至铝熔点温度后，与铜铝复合管同轴心，高速旋转进入铜铝复合管内部，螺旋形转头的外直径与铜铝复合管里面铝层所围成的铝管外边缘直径相同，进入铜铝复合管内部后，融化及清除里面的铝层金属，并通过螺旋形导流槽把融化的铝金属导流出铜铝复合管；

第三步，当转头转到需要的深度后，即退出，并用干燥的压缩空气吹干净，完成铜铝复合管内部铝层金属热融化并清除处理；

第四步，用另外一只与上述螺旋形转头同规格，且不带螺旋形导流槽、外壁光滑，且直径可调节的转头，套上尺寸同所融化铝层的内、外边缘直径，即与内部铝层所围成的铝管同规格尺寸的铜管，加热并保持至低于铝熔点温度50～100度的温度后，与铜铝复合管同轴心，高速旋转进入铜铝复合管内部，套装在转头上的铜管与没有处理的内部铝层端面表面完全接触，并融合，且外壁与外层铜层所围成的铜管内壁贴合完毕后，此时，夹紧铜铝复合管的夹具再进一步收紧，同时转头位置不动，继续旋转并逐渐增大转头的直径，使得套在转头上铜管胀大，挤压彼此之间间隙，实现与外层铜管内壁实现过盈配合连接，完成后，即停止加热，并将温度逐步降低至正常温度，然后调节缩小转头直径，让套接在转头上的铜管与转头分离，此时即完成内部铜管与外层铜管，以及内部铜管与内部铝管在融合面之间的原子金属键结合，并最终退出转头；

第五步，将完成铜管和铜铝复合管段之间无焊缝连接的铜管段，套上铜纳子和保温管，然后扩口，完成铜铝复合管连接管的加工。

Images