空调制冷系统铜管钎焊工艺探讨

空调制冷系统中需要大量铜质管材来制造换热器和输液管路。铜管之间的连接以及铜管与其它器件的连接,由于钎焊具有:加热快;局部加热,对母材性能的影响小;生产效率高;生产成本低等优点,成为目前空冷系统铜管焊接的重要工艺方法之一。如果钎焊工艺措施不合理,必然会造成制冷空调系统管路出现泄漏、堵塞等质量问题。因此,探讨并切实加强铜管钎焊工艺施工的质量具有十分重要的现实意义。

1、铜管钎焊的工艺分析

1.1焊接前的处理措施

先把所需焊接的换热管焊接焊口端表面除去油污、杂物,用细砂布擦去氧化皮,再用酒精、丙酮等有机溶剂清洗,最后用毛巾擦干,立即进行钎焊,以避免焊件在常温下发生氧化。为保证钎焊接头间隙,对钎焊接头的接合面应达到合理的表面粗糙度要求,一般应达到Ra6.3um左右。

1.2合理选择钎焊接头预留间隙

钎焊接头预留间隙的大小与母材和选用的钎料的种类,以及钎焊方法、钎焊温度和钎料的安装方式均有关。组对时不能强行组对,要保留一定的间隙作为钎缝。间隙小,抗拉强度高;间隙的增大,抗拉强度降低。在一定的范围内,减小钎缝间隙可以提高钎缝的致密性,合适的钎焊接头间隙能使接头得到其最高的强度。必须指出钎焊工艺中,钎焊间隙的大小及其控制是十分重要的,所以选择符合标准规格的铜管尤为重要。

1.3钎焊接头的装配和定位方法

钎焊接头装配时,接头形式为插入式,可采用专用的扩口器将换热芯组铜管束两端扩口,按图纸要求将铜管弯件连接至芯组管束内,连接应由内到外分次进行,待内部施焊完毕方可连接外部直至最外部。

1.4钎焊前要进行预热

钎焊前的预热应以待焊管径和壁厚大小为依据来确定,一般预热至暗红色为合适,预热温度一般为450℃左右。

1.5钎焊的具体方法

钎焊热源采用氧、乙炔气体,中性火焰或轻微的碳化焰,焊接加热时,使钎焊区均匀加热,温度控制在650℃-750℃之间。在钎焊过程中,先用外焰离外管件12～25毫米处加热外管件,必须用外焰加热钎件,内焰应离钎件18～25毫米,如换热管的管径较小,焊炬火焰可以同时包容内管件和外管件,以尽可能均匀的速度加热两件至钎焊温度。前后和左右摆动焊炬,保持两件于钎焊温度和均匀的加热。这样可以防止热斑的出现及接头过热或加热不足,当紫铜变得橘红时,表明已达到钎焊温度;如变得鲜红,则金属已过热,为了使钎料充满整个接缝间隙,应用氧乙炔焰的外焰沿换热管接头处均匀加热,切不可直接加热钎料,否则熔化的钎料未流入接缝间隙就会迅速凝固,使钎焊焊缝不能填满。气体助焊剂及钎焊装置的使用,使助焊剂以气体形式加入焊接火焰中,在焊接时,火焰加热部分有助焊剂存在,实现了添加助焊剂自动化。

1.6钎焊后需要注意的问题

钎焊完成后,将钎焊件置于净水中,使钎焊件的温度降低,以免钎焊件在高温状态下被氧化;若钎焊换热芯组中无法直接置于净水中,钎焊后用湿布或湿海绵包附钎焊接头降温。并用水、毛刷把残留在焊缝表面的熔渣清洗干净,同时用压缩空气将其吹干,以防腐蚀。

2、制冷空调系统钎焊过程中需要注意的几个问题

2.1制冷空调铜管钎焊时钎料的选择

制冷空调系统钎焊时常用铜磷和低银铜磷钎料,所含的成分磷起着自钎剂作用,在纯铜焊接时可不加钎剂,但钎焊黄铜时必须使用钎剂,因为钎料中磷对含锌的氧化物不起钎剂的作用。

2.2钎焊过程中钎料使用需注意的问题

施加钎料时必须保持钎料清洁,脏的或受腐蚀的钎料会在接头区域产生夹杂,熔化的钎料会向高温区域流动,注意在紧挨接头处添加钎料。达到钎焊温度才可加钎料,如添加钎料时,钎料只是附于钎件表面而不熔化,表明尚未达到钎焊温度,需继续加热。

2.3制冷空调系统火焰钎焊过程中火焰的控制

制冷空调系统火焰钎焊多使用中性焰。火焰应首先加热接头处的插入管部分,然后再重点加热外层套管,通过热传导加热内管,火焰应沿着管路轴向上下移动,同时绕周向摆动(空间允许时)。如管路直径大于50mm或管壁较厚时建议使用多头钎炬或两人对烧,其目的是使接头加热均匀。

焊前最好先试一下温度,利用钎剂的熔点比钎料温度稍微低一点的特性可避免工件过热,将钎料端部烧热并蘸取适量的钎剂点在高温接口处,在钎焊温度下钎剂应熔化成清洁透明的液体。注意千万不要用火直接加热钎焊材料,这样容易使它们过热,造成部分成分蒸发和氧化,导致钎焊材料功能降低。另外也不能用火焰正对着焊缝,避免将钎剂和钎料吹离。这些常见的现象,也是导致出现不良焊点的原因之一。

2.4制冷空调系统火焰钎焊过程中还应注意的其他问题

(1)配管滚切后应铰孔,以清除毛刺或不规则边缘,否则会影响钎料的流动和部件的装配间隙。(2)在可能的情况下,插入管件时适当地旋转几下,以纠正形变和保证间隙均匀、对中。(3)毛细管焊接插入深度不够,易形成钎料堵塞。(4)铜管套接时,常向内壁充氮气保护,以防止高温时内壁产生氧化膜。为起到良好的防氧化作用,在充氮气时要防止空气进入,确保管内氮气的纯度。(5)施焊开始时钎料上不能蘸过多的钎剂,因为多余的钎剂会流入管路内部,难以清除,会对制冷系统产生腐蚀。这也是引发系统慢性泄漏的原因。(6)钎剂活性不良、过期失效时也会出现纤缝致密性缺陷,焊工要时常注意检查。(7)不能用小间距双喷嘴焊枪焊粗管,否则会使接头处由于温度(在2800～3200℃内焰中)过高产生不良接头。(8)翅片换热器一端被焊弯头直管段过小或没有,套接施焊时产生倾斜,造成一边接头间隙过大,另一边过小,从而产生未钎透缺陷。(9)完成钎焊后,必须使接头在静止的状态下冷却到钎料的固相线温度以下,才能移动,否则易损伤接头,造成泄漏。

3、结语

火焰钎焊工艺是一门实践科学,结合目前制冷系统铜管钎焊工艺现状,针对钎焊过程中可能出现的问题,采取有效措施进一步提高铜管路件的钎焊质量极具现实意义,值得深入地探讨。