CN201196315Y - 一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构 - Google Patents

一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构 Download PDF

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左铁军
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Abstract

本实用新型涉及一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,它属于有色金属制品技术领域。本实用新型由铝管和铜管插接构成,所述的铜管一区段外壁为一圆锥面,铜管的圆锥面紧紧地插入铝管一区段内壁的圆锥面内,形成铜铝管之间有一圆锥面接触区间。本实用新型结构简单、成本低廉、坚固可靠,完全可以确保产品质量,同时本实用新型可极大地提高铜铝管连接强度,减低连接脆性,降低制品成本,扩大铜铝复合管技术的应用领域。

Description

一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构 技术领域
本实用新型涉及一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,具体地讲是公 开了一种适合薄壁铜管与薄壁铝管或铝合金管焊接连接的结构形式,即将 铜管的一区段加工成圆锥过渡面,并与铝管插接。本实用新型尤其适用于制 冷密闭管路系统常用的蓄能器、滤清器、过滤器、暂存罐、蓄能罐、储液 器、消音器等元件的制作,它属于有色金属制品技术领域。
背景技术
现有制冷管路在制造时,需将粗大的铜管按照设计的长度在两端縮口 后焊接到制冷管路上,此时需要考虑运行压力、耐腐蚀等因素,因此,该 类管路的抗压能力、管路连接处的密封性都是十分重要的。由于全球范围 铜资源接近枯竭,而铝矿资源相对丰富,近几年铜价在不断上扬,促进了 铝材代替铜材的技术进步和相关产业的市场应用范围的扩大。另外,铜铝 连接管焊接技术日趋完善成熟,也为铝材代替铜材提供了坚实的技术支持, 目前已有的专利文献披露的技术是采用高频焊接的方式将铜铝连接管直接 对接焊接来加工铜铝复合结构产品,但是由于高频加热所形成的焊缝是由 脆性焊缝构成,脆性大,不能抵抗高压破坏,在压力下结构易被破坏,在 实践当中没有获得应用。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服和避免已有技术中存在的问题和缺 点,而提供一种全新的薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,具体地讲就是用 铝材替代大部分铜材以降低现有该类制品的生产成本,即将铜管一区段加 工成圆锥过渡面,利用外力F1将铜管插入铝管中;为提高铜铝复合结构的 悍缝耐压强度,解决铜铝焊缝中的脆性焊缝的脆性问题,本实用新型采用 新的管件连接结构也为新的焊接方式提供保障。
本实用新型是采用以下技术措施来实现其目的的。
一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,它是由铝管和同心异径铜管插 接构成,所述的铜管一区段外壁为一圆锥面,铜管的圆锥面可通过外力和 模具紧紧地插入铝管管口内壁,使铜铝连接管之间形成有一圆锥面焊接接
触区间。
所述的铜铝连接管之间圆锥面焊接接触区间的宽度为5-35毫米。而 所述的铜管圆锥面的粗外径部位的直径大于铝管内孔直径。
所述的铜铝连接管之间圆锥面接触区间的宽度更好为5-15毫米。
所述的铜管圆锥面的粗外径部位的圆柱面与铜管圆锥面的细外径部 位的圆柱面同轴异径,但铜管的内径一致。
另一种更为具体的方案是所述的铜管圆锥面位于铜管端口外壁,铝管 的端口区段为一个同心异径管,同心异径管的变径处为一圆锥面,铜管端 口的圆锥面紧紧地插入铝管内壁的圆锥面内,形成铜铝连接管之间有一圆 锥面焊接接触区间,并且铝管包住一段铜的未经縮口的直管段。
本实用新型结构简单、成本低廉、坚固可靠,完全可以确保产品质量, 同时本实用新型可极大地提高铜铝连接管连接强度,减低连接脆性,降低制 品成本,扩大铜铝复合管技术的应用领域。
附图说明
图l为本实用新型的铜铝连接管连接结构剖视图; 图2为铜管的结构剖视图,其中该铜管的内径一致,但外径不同; 图3为铝管端口结构剖视图;
图4为铜铝连接管接触锥面边移动边加热焊接的连接示意图;
图5为另一种更为具体方案中铜铝连接管连接结构剖视图;
图6为另一种铝管端口结构剖视图。
如图所示,其中l为铝管;2为铜管细外径部位;3为铜管圆锥面;4
为铜管;5为同心异径铜管;6为固定电极;7为陶瓷镶块;8为移动电极; 9为铜铝连接管间的圆锥面焊接接触区间;10为铝管一区段变径处内壁的 圆锥面;ll为铝管一区段变径处后的粗外径部位;01为铜管细外径部位
外直径;02为铜管内孔直径;03为铜管的粗外径部位外直径;04为铝管 内孔直径;05为铝管外直径;06为铝管变径处后粗管段内孔直径;Fl为 送铜管入铝管的推进力;F为顶推模具气缸的力;M为铝管包住一段铜的未
经縮口的直管段。
具体实施方式 下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。 如图所示, 一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,它是由铝管l和同
心异径铜管5插接构成,所述的同心异径铜管5 —区段外壁为一圆锥面3, 同心异径铜管5的圆锥面3通过外力和模具紧紧地插入铝管1管口内壁, 使铜铝连接管之间形成有一圆锥面焊接接触区间9。
铜铝连接管之间圆锥面接触区间9的宽度为5-35毫米,当然铜铝连 接管之间圆锥面接触区间9的宽度更好为5-15毫米,本实施例中铜铝连 接管之间圆锥面接触区间9的宽度选为10毫米。
同心异径铜管5的圆锥面3的粗外径部位4的直径0 3大于铝管1内 孔直径04。同心异径铜管5的圆锥面3的细外径部位2的直径01小于铝 管1的内孔直径04,同心异径铜管5的圆锥面3紧紧地插入铝管1的端口 内,从而形成铜铝连接管之间有一圆锥面焊接接触区间9。
同心异径铜管圆锥面3的粗外径部位4的直径03与铜管圆锥面3的细 外径部位2的直径01同轴,铜管5的内径02保持一致。
铝管1 一区段变径处的粗外径部位11的内孔直径06与铜管的粗外径 部位直径03尺寸接近,可以是过盈配合,也可以是间隙配合,最好的结 果是铝管粗外径部位内孔直径06小于铜管的粗外径部位外径03,其数值 应控制为0. 010-0. 025毫米最好。
制作上述薄壁铜管与薄壁铝管连接结构的装配焊接工序方法是很重要 的,主要工序描述如下:
将同心异径铜管5插向铝管1的内孔中,此时铜管5的细直径部位2 的外径与铝管1的内孔为间隙配合,而铜管5的粗直径部位4的外径与铝 管1的内孔为过盈配合。
将同心异径铜管5在顶推力Fl作用下插入铝管1的内孔中,同时将铝 管1的内孔中的杂质及氧化物清理干净,避免影响铜铝之间的焊接结构;
在铜铝连接管之间的接触锥面9利用铜铝接触电阻通电加热,并且边 加热边将铜管5在外压力Fl的作用下不断向铝管1内部移动;
在边加热边移动的焊接过程中,铜、铝管之间的工件存在位移,且伴 生的铜铝共晶物边生成边被铜铝连接管之间的位移挤出;
在加热焊缝中铜铝连接管之间形成金属键连接,使铜管5与铝管1形 成一体,获得合格的薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构。
所述的外压力为由推动铜管轴向运动所产生的轴向顶推力Fl和施加 在铜、铝管外壁避免其与模具产生相对位移的径向压力F组成。
另外,利用铜铝两种材料在硬度上的差异,即利用同心异径铜管5插 入铝管1内时的高压作用,将铝管1内表面的氧化物清理干净。在清理铝 管1氧化物的同时对固定电极6和移动电极8通电对结合区利用铜铝接触 电阻加热,边加压边加热,在这个过程中铜管5在顶推气缸Fl力的作用下 不断向铝管l的内部移动,与普通电阻焊接方法不同,在焊接过程铜铝连 接管之间工件位移距离超过3毫米,产生的铜铝共晶物边生成边被铜铝间 的位移高压挤出,避免脆性组织对接头的影响。由于在铜铝连接管之间的 接触锥面9中脆性材料被挤出,在焊接表面的铜铝之间形成金属键连接, 从而使铜铝连接管路保持牢固一体。
另一种更为具体的实施方案是铜管圆锥面3位于铜管端口外壁处,铝 管1的端口区段为一个变径后的粗外径部位11,变径处为一圆锥面10,铜管 端口的圆锥面3紧紧地插入铝管内壁的圆锥面10内,形成铜铝连接管之间 有一圆锥面焊接接触区间9,并且铝管包住一段铜的未经縮口的直管段M。
本实用新型的薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构其寿命将达到20年以上。

Claims (5)

1.一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,它是由铝管和铜管插接构成,其特征在于所述的铜管一区段外壁为一圆锥面,铜管的圆锥面紧紧地插入铝管管口内壁,铜铝管之间形成有一圆锥面接触区间。
2、 根据权利要求1所述的一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,其 特征在于所述的铜铝管之间圆锥面接触区间的宽度为5-35mm。
3、 根据权利要求2所述的一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,其特 征在于所述的铜铝管之间圆锥面接触区间的宽度为5-15 mm。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结 构,其特征在于所述的铜管圆锥面的粗外径部位的圆柱面与铜管圆锥面的 细外径部位的圆柱面同轴异径。
5、 根据权利要求4所述的一种薄壁铜管与薄壁铝管的连接结构,其 特征在于所述的铜管圆锥面位于铜管外壁端口处,铝管的端口区段为一个 同心异径管,同心异径管的异径处为一圆锥面,铜管端口的圆锥面紧紧地 插入铝管内壁的圆锥面内,形成铜铝管之间有一圆锥面接触区间,并且铝 管包住一段铜的未经縮口的直管段。
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