CN110822199A - 一种连接管结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连接管结构，管本体为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管，该端口外表面从端口边缘起不小于3mm的区域具有由镀铬工艺、镀镍工艺、铜铁扩散工艺、渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺的表面处理工艺形成的抗腐蚀层；另一端为用于与壳体进行电阻焊连接的扩口焊接段，该扩口焊接段与壳体进行焊接的焊接面为铁基材表面。本发明采用铁为基材，价格较低，便于后续与其他铜材质管焊接连接，同时在端口外壁通过表面处理工艺使其形成的抗腐蚀层不惧火焰高温，因此接口处的铜管无需预留5mm以上的焊接位，基本杜绝了铜管发生断裂的风险，同时管本体另一端形成扩口焊接段，从而可以直接与铁质壳体通过电阻焊焊接。

Description

一种连接管结构

技术领域

本发明涉及空调领域，特别是一种连接管结构。

背景技术

如图1、2所示，现有空调压缩机储液器包括壳体1、上连接管2和下连接管3。压缩机一般包括壳体4(一般由上端盖41、筒体42和下端盖43三部分组成(三分体结构)或由上筒体和下筒体两部分组成(二分体结构))、连接管5等。连接管5与压缩机的壳体4如果采用电阻焊焊接，两者之间还需要增加一个铁质连接底座6，如图3所示。而储液器中铜质上连接管2与储液器的壳体1的焊接则只有采用火焰钎焊用铜管。

由于空调的配管为铜管，因此传统的上连接管2、连接管5均采用全铜材质，但是铜材价格高。同时，壳体1、4为铁材质，需要对其外表面涂油漆进行表面处理防腐蚀。其中，铜材质的上连接管2、连接管5的外管口部分至少需要预留5mm范围内不能有油漆附着以进行后续与空调配管的火焰焊接连接，因此铜材质上连接管2、连接管5露出壳体部分的长度一般都会大于10mm，如长度不够，后续的焊接过程会破坏铁材质壳体外表的油漆导致日后被锈蚀。但是，由于在高温下铜材质的晶粒度会长大，使铜管的强度及抗疲劳强度下降，铜材质的上连接管2、连接管5露出壳体部分露出越长，在日后压缩机长期运转过程中因配管振动而导致发生疲劳断裂风险越高，因此，该种结构的产品制备时，铁质连接底座与铜材质的上连接管2、连接管5的焊接不能批量的进行过炉焊，只能逐一采用火焰焊。因此，采用该种结构和制作工艺效率低，成本高，工艺复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种连接管结构，其简化结构，成本下降，且大大降低了连接管疲劳断裂风险。

本发明的目的是这样实现的：一种连接管结构，包括管本体，其特征在于：所述的管本体为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管，该端口外表面从端口边缘起不小于3mm的区域具有抗腐蚀层，该抗腐蚀层是由镀铬工艺、镀镍工艺、铜铁扩散工艺、渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺的表面处理工艺形成，铜内衬管与管本体的焊接在表面处理工艺过程中或之前或之后；另一端为用于与壳体进行电阻焊连接的扩口焊接段，该扩口焊接段与壳体进行焊接的焊接面为铁基材表面。

所述管本体经过表面处理工艺后，具有抗腐蚀层的区域的管壁从内而外依次为铁层、抗腐蚀层，所述抗腐蚀层至少包括一层互渗层、相互扩散层或镀层；或者，所述具有抗腐蚀层的区域的管壁从内而外依次为抗腐蚀层、铁层、抗腐蚀层，所述抗腐蚀层至少包括一层互渗层、相互扩散层或镀层。

所述的抗腐蚀层的厚度不小于1μm。

所述的铜内衬管的外管口翻边覆盖管本体的管口边缘，翻边厚度为0.1mm-5mm；或者，所述的铜内衬管的外管口不设置翻边，直接突出于管本体的管口边缘0.1mm-5mm。

所述的铜内衬管外管口设有30°-120°翻边，翻边与铜内衬管内径管壁交接处设有倒角或不设置倒角；或者，所述的铜内衬管外管口不设置翻边，外管口边缘倒角或外管口扩口；或者，所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内壁为台阶孔，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排列；或者所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内为锥形孔，锥形孔的孔径从内而外从小到大。

所述的铜内衬管与管本体在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。

所述的铜内衬管与管本体过盈配合，两者之间的焊接区域中至少其中一个表面进行拉丝处理。

所述的扩口焊接段最小外径处小于壳体的安装孔的孔径不超过1mm，所述的管本体与铜内衬管焊接的一端的最大外径小于等于扩口焊接段最小外径。

所述的扩口焊接段的焊接面与管本体中轴线的角度为10°-89°；优选的，扩口焊接段最大外径处大于壳体的安装孔的孔径至少1mm。

包含上述连接管结构的制冷或制热用压缩机、压缩机储液器、消音器、气液分离器或油气分离器；优选的，所述连接管结构与压缩机、压缩机储液器、消音器、气液分离器或油气分离器的壳体通过电阻焊焊接。

本发明为针对现有结构和工艺的不足点，对压缩机、消音器或储液器的连接管进行了改善，采用铁为基材，价格较低，通过在管本体一端管口内增设铜内衬管便于后续与其他铜材质管焊接连接，同时在端口外壁通过表面处理工艺使其形成抗腐蚀层，该抗腐蚀层不惧火焰高温(不会出现油漆涂层脱皮的问题)，因此接口处的铜管无需预留5mm以上的焊接位，可抗高温再次焊接，基本杜绝了接口处的铜管发生断裂的风险，同时管本体另一端通过扩口形成扩口焊接段，从而可以直接与铁质壳体通过电阻焊焊接，两者之间无需通过铁质连接底座焊接。

附图说明

图1是现有技术中压缩机的结构示意图；

图2、图3分别是现有技术压缩机中连接管与壳体的连接结构示意图；

图4是本发明实施例1的结构示意图；

图5是本发明的实施例1的管本体具有抗腐蚀层区域的剖面示意图；

图6是本发明实施例2的结构示意图；

图7是本发明的实施例2的管本体具有抗腐蚀层区域的剖面示意图；

图8、图9是本发明的实施例3、4的铜内衬管结构示意图；

图10-图13分别是本发明实施例5-8的管本体的结构示意图。

具体实施方式

本发明是一种连接管结构7，包括管本体71，所述的管本体71为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管73，该端口外表面从端口边缘起往另一端方向延伸距离D不小于3mm(优选不小于5mm)的区域具有抗腐蚀层74；另一端为用于与壳体进行电阻焊连接的扩口焊接段72，该扩口焊接段72与壳体进行焊接的焊接面为铁基材表面。

该抗腐蚀层74是由镀铬工艺、镀镍工艺、铜铁扩散工艺、渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺的表面处理工艺形成。渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺、氮碳共渗工艺、铜铁扩散工艺或电镀工艺等均为已有工艺。例如渗铬是将铬元素渗入金属制件表面的化学表面热处理工艺，有填料埋渗法(又称固体法、粉末法)、气体法、熔盐法(又称液体法)、真空法、静电喷涂或涂敷热扩散法渗铬等。渗钼是将钼元素渗入金属制件表面的化学表面热处理工艺，有等离子渗等。渗氮是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺，常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮(辉光渗氮)等。渗碳是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，一般可采用气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳等。碳铬共渗、氮碳共渗、碳钼共渗是向钢件表面同时渗入碳与铬或氮或钼的化学表面热处理工艺。铜铁扩散工艺是先通过镀铜工艺在工件的表面形成铜镀层，然后通过高温(一般条件为温度为大于600℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉1分钟以上)使铜镀层全部或部分与工件表面相互扩散的工艺，将镀层范德华力的结合变为原子交互结合，大大提高了铜在铁表面的附着力，而且高温下铜再次结晶，除去了铜晶格在电镀时的应力，从而解决了铜层掉皮的问题，优化了抗腐蚀性。电镀或化学镀工艺可以使工件表面形成镀层，应防止后续焊接高温时产生脱皮问题，以免导致焊接不上或泄露，因此本发明选择形成铬或镍等抗腐蚀的镀层，这是由于在铁管外层的镀层采用该些材料的膨胀系数与铁类似或者小于铁。

抗腐蚀层74覆盖管本体71外表面从端口边缘起往另一端方向延伸距离D不小于3mm的区域，优选不小于5mm，还可以全部覆盖管本体71除扩口焊接段72的外表面。如部分覆盖，则需要在未覆盖的区域涂油漆进行抗腐蚀。

上述连接管结构7的制备方法：铜内衬管73与管本体71的焊接可以在前述表面处理工艺过程中或之前或之后均可。当表面处理工艺的温度范围在铜内衬管73的焊接温度(800-1082℃)范围内，就可以在该表面处理工艺过程同步完成焊接。焊接铜内衬管73，以便后续与铜材质配管焊接或者是与具有铜材质焊接部位的复合管材焊接。由于后续与铜材质空调配管焊接一般用磷铜焊料，焊接温度720℃以上，故铜内衬管73与管本体71焊接优选采用焊料温度不低于800℃的焊料(例如锡青铜焊料)。优选的，所述铜内衬管73与管本体71的焊接条件是温度为800-1082℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉1分钟以上，优选3分钟以上；当焊接与表面处理同时进行时，一般采用焊接的工艺条件。

所述管本体71经过表面处理工艺后形成抗腐蚀层74的区域的管壁从内而外依次为铁层、抗腐蚀层，所述抗腐蚀层至少包括一层互渗层、相互扩散层或镀层其中之一；或者，管壁从内而外依次为抗腐蚀层、铁层、抗腐蚀层，所述抗腐蚀层至少包括一层互渗层、相互扩散层或镀层其中之一。其中如果采用渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺或铜铁扩散工艺，则抗腐蚀层除包括一层互渗层或相互扩散层外，还可包括在互渗层或相互扩散层表面形成的一层未与铁层互渗或相互扩散的铬层、碳铬层、钼层、碳钼层或铜层。

所述的抗腐蚀层74的厚度不小于1μm。所述由渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺在管本体71表面形成的互渗层厚度不小于1μm，优选为1-100μm，更优选为3-30μm。所述由铜铁扩散工艺抗腐蚀层的在管本体71表面形成的相互扩散层厚度不小于0.5μm，优选为1-100μm，更优选为2-30μm。

优选的，为利于空调厂家进行后续与铜材质空调配管的火焰焊接连接，在与铜材质空调配管焊接的位置尽量不能有铁材质，因此所述的铜内衬管73的外管口设有翻边731覆盖管本体71的端口边缘，翻边厚度为0.1mm-5mm；或者，所述的铜内衬管74的外管口不设置翻边，直接突出于管本体71的端口边缘，突出的长度A为0.1mm-5mm。在工艺允许的条件下，前述翻边厚度越薄或外管口突出的长度越短则发生疲劳断裂风险越低。

优选的，为利于进行后续与铜材质空调配管的装配，所述的铜内衬管733外管口设有30°-120°翻边731，角度与管本体71的端口边缘的角度匹配能够覆盖端口边缘即可，翻边731与铜内衬管73内径管壁交接处设有倒角或不设置倒角；或者，所述的铜内衬管73外管口不设置翻边，外管口边缘倒角或外管口扩口732；或者，所述的铜内衬管73外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内壁为台阶孔，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排列；或者所述的铜内衬管73外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内为锥形孔，锥形孔的孔径从内而外从小到大。

优选的，所述的铜内衬管73与管本体71的端口在长度方向上至少重叠的长度B为3mm，构成焊接区域，以保证铜内衬管73与管本体71端口的焊接强度。

优选的，所述的铜内衬管73与管本体71之间的焊接区域中至少其中一个表面进行拉丝处理，使铜内衬管外表面和/或管本体71端口内表面形成均匀分布的凹槽，在高温焊接时通过毛细作用让熔融的焊料均匀填充整个焊接区域。所述的铜内衬管73与管本体71的端口最好为过盈配合。

优选的，由于管本体71一端为扩口焊接段72，因此与壳体4组装时，需要将与铜内衬管焊接的一端先通过壳体4的安装孔，因此，为便于组装，所述的扩口焊接段72最小外径处φA小于壳体4的安装孔的孔径φC不超过1mm，而管本体71与铜内衬管73焊接的一端的最大外径φB小于或等于扩口焊接段72最小外径φA。

所述的扩口焊接段的焊接面与管本体中轴线的角度α为10°-89°；优选的，扩口焊接段最大外径处φD大于壳体的安装孔的孔径φC至少1mm。

为便于铜内衬管73的定位及设置焊料，管本体71焊接铜内衬管73的一端端口为台阶孔或扩口或设置向内突起的刻槽。

包含上述连接管结构的制冷或制热用压缩机、压缩机储液器、消音器、气液分离器(中央空调或汽车空调用)或油气分离器(汽车空调用)。管本体71可以为直管或弯管，根据应用场景而设计。优选的，所述连接管结构与压缩机、压缩机储液器、消音器、气液分离器或油气分离器的壳体通过电阻焊焊接。

实施例1(渗铬)

如图4所示，本实施例中连接管结构7包括管本体71，所述的管本体71为铁基材管直管，一端管口内焊接连接有铜内衬管73，该端口外表面从端口边缘起往另一端方向延伸距离D不小于5mm的区域(约10mm)具有抗腐蚀层74；另一端为用于与壳体进行电阻焊连接的扩口焊接段72，该扩口焊接段72与壳体进行焊接的焊接面为铁基材表面。

管本体71一端进行扩口，另一端先通过渗铬工艺形成抗腐蚀层74(如图5所示)，然后将铜内衬管73与管本体71进行焊接，在本实施例中采用锡青铜焊料，焊接条件是温度为800-1082℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉3分钟以上。所述的抗腐蚀层74为一层铬-铁互渗层，厚度不小于1μm。如渗铬工艺令该端口内外表面都形成了抗腐蚀层74，可以先去除内表面的抗腐蚀层74再进行焊接铜内衬管73。

铜内衬管73的外管口设有约90°的翻边731，覆盖管本体71的端口边缘，翻边厚度为1。铜内衬管73与管本体71的端口在长度方向上至少重叠的长度B为3mm，构成焊接区域。铜内衬管73外表面在与管本体71焊接的区域进行拉丝处理，使铜内衬管外表面形成均匀分布的凹槽，在高温焊接时通过毛细作用让熔融的焊料均匀填充整个焊接区域。铜内衬管73与管本体71的端口为过盈配合。

本实施例中连接管结构7可以用于压缩机，扩口焊接段72最小外径处φA小于压缩机壳体4的安装孔的孔径φC不超过1mm，而管本体71与铜内衬管73焊接的一端的最大外径φB小于扩口焊接段72最小外径φA。扩口焊接段的焊接面与管本体中轴线的角度α为30°；扩口焊接段最大外径处φD大于壳体的安装孔的孔径φC至少1mm。

所制得的连接管结构与压缩机壳体4的上端盖通过电阻焊焊接。

实施例2(铜铁扩散)

如图6所示，本实施例中，管本体71一端进行扩口，另一端通过铜铁扩散工艺形成抗腐蚀层74。铜铁扩散工艺是先镀铜，然后高温加热使铜与铁管件的表面相互扩散，因此，在本实施例中，可以在镀铜后将铜内衬管73与管本体71进行组装并填入焊料，然后进入高温炉使铜铁相互扩散和焊接同时进行，条件是温度为800-1082℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉3分钟以上。如图7所示，所述的抗腐蚀层74为由内而外的一层铜-铁相互扩散层741及一层铜层742，相互扩散层741厚度不小于1μm。当然，也可以铜铁相互扩散完毕后再进行铜内衬管73与管本体71的焊接。

在本实施例中，铜内衬管73的外管口不设置翻边，直接突出于管本体71的端口边缘1.5mm，且外管口设置扩口732。扩口732的区域从外管口边缘起往内大于0.5mm即可。

在本实施例所制得的连接管结构，作为储液器的上连接管与储液器的壳体1电阻焊焊接。

其他同实施例1。

实施例3(渗钼)

本实施例中，表面处理工艺采用已有的双辉等离子渗钼工艺，形成的抗腐蚀层74为由内而外的一层钼-铁互渗层和钼层，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。铜内衬管73的外管口不设置翻边，而是在外管口的内边缘设置倒角733，如图7所示。

其他同实施例1。

实施例4(氮碳共渗)

本实施例中，采用已有的气体氮碳共渗工艺，形成的抗腐蚀层74为一层氮、碳-铁的互渗层，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。

在本实施例中，铜内衬管73外管口不设置翻边，直接突出于管本体71的端口边缘1mm，外管口内壁为台阶孔734，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排，如图8所示。小台阶孔的深度C最好大于等于0.5mm。

其他同实施例1。

实施例5(镀镍)

本实施例中，采用已有的电镀镍工艺，形成的抗腐蚀层74为一层镍镀层。

所述的管本体71为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管73，管本体71的该端端口内壁为台阶孔711(如图9所示)，从而便于铜内衬管73的定位及设置焊料。

其他同实施例3。

实施例6(碳钼共渗)

本实施例中，采用已有的碳钼共渗工艺，形成的抗腐蚀层74为一层碳、钼-铁的互渗层。

所述的管本体71为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管73，管本体71的该端端口扩口形成扩口段712(如图10所示)，从而便于铜内衬管73的定位及设置焊料。

其他同实施例3。

实施例7(渗氮)

本实施例中，采用已有的渗氮工艺，形成的抗腐蚀层74为一层氮-铁的互渗层。

所述的管本体71为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管73，管本体71的该端端口对应铜内衬管73内端口边缘的位置通过冷加工形成向内突起的刻槽713(如图11所示)，从而便于铜内衬管73的定位及设置焊料。

其他同实施例3。

实施例8(碳铬共渗)

本实施例中，采用已有的碳铬共渗工艺，形成的抗腐蚀层74为一层碳、铬-铁的互渗层。

所述的管本体71为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管73，管本体71的该端端口扩口形成扩口段712，从而便于铜内衬管73的定位及填入焊料，管本体71在与扩口焊接段72连接的位置扩口形成第二扩口段714(如图12所示)，此时扩口焊接段72最小外径处φA即为第二扩口段714的外径。也可以是将管本体71中间进行缩管，同样可以在两头形成直径加大的扩口段712和第二扩口段714。

其他同实施例3。

实施例9(渗铬)

本实施例中，管本体71一端进行扩口，另一端放入铜内衬管73和焊料，然后整体进入高温炉，使渗铬工艺形成抗腐蚀层74、铜内衬管73和管本体71的焊接同步进行。

其他同实施例1。

实施例10(铜铁扩散)

本实施例中，先将铜内衬管73与管本体7的一端进行过炉焊接，然后对另一端进行扩口，然后将已经焊接好铜内衬管73的一端通过镀铜形成铜镀层，然后高温加热令铜与铁管件的表面相互扩散，条件为温度为大于600℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉1分钟以上，形成抗腐蚀层74。在本实施例所制得的连接管结构，作为储液器的上连接管与储液器的壳体1电阻焊焊接。

其他同实施例2。

Claims (10)

1.一种连接管结构，包括管本体，其特征在于：所述的管本体为铁基材管，一端管口内焊接连接有铜内衬管，该端口外表面从端口边缘起不小于3mm的区域具有抗腐蚀层，该抗腐蚀层是由镀铬工艺、镀镍工艺、铜铁扩散工艺、渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺的表面处理工艺形成，铜内衬管与管本体的焊接在表面处理工艺过程中或之前或之后；另一端为用于与壳体进行电阻焊连接的扩口焊接段，该扩口焊接段与壳体进行焊接的焊接面为铁基材表面。

2.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述管本体经过表面处理工艺后，具有抗腐蚀层的区域的管壁从内而外依次为铁层、抗腐蚀层，所述抗腐蚀层至少包括一层互渗层、相互扩散层或镀层；或者，所述具有抗腐蚀层的区域的管壁从内而外依次为抗腐蚀层、铁层、抗腐蚀层，所述抗腐蚀层至少包括一层互渗层、相互扩散层或镀层。

3.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述的抗腐蚀层的厚度不小于1μm。

4.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述的铜内衬管的外管口翻边覆盖管本体的管口边缘，翻边厚度为0.1mm-5mm；或者，所述的铜内衬管的外管口不设置翻边，直接突出于管本体的管口边缘0.1mm-5mm。

5.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述的铜内衬管外管口设有30°-120°翻边，翻边与铜内衬管内径管壁交接处设有倒角或不设置倒角；或者，所述的铜内衬管外管口不设置翻边，外管口边缘倒角或外管口扩口；或者，所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内壁为台阶孔，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排列；或者所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内为锥形孔，锥形孔的孔径从内而外从小到大。

6.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述的铜内衬管与管本体在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。

7.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述的铜内衬管与管本体过盈配合，两者之间的焊接区域中至少其中一个表面进行拉丝处理。

8.根据权利要求1所述的连接管结构，其特征在于：所述的扩口焊接段最小外径处小于壳体的安装孔的孔径不超过1mm，所述的管本体与铜内衬管焊接的一端的最大外径小于等于扩口焊接段最小外径。

9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的连接管结构，其特征在于：所述的扩口焊接段的焊接面与管本体中轴线的角度为10°-89°；优选的，扩口焊接段最大外径处大于壳体的安装孔的孔径至少1mm。

10.包含有权利要求1-9任一权利要求所述连接管结构的制冷或制热用压缩机、压缩机储液器、消音器、气液分离器或油气分离器，优选的，所述连接管结构与压缩机、压缩机储液器、消音器、气液分离器或油气分离器的壳体通过电阻焊焊接。

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