汽车空调冷却系统中的胁迫焊接工艺

汽车空调冷却系统中的胁迫焊接工艺

车辆的冷却向空调系统冷却。空调系统冷却具有效率高、无污染、无须更换冷却液体等优点，在我国汽车行业得到广泛的应用，尤其在大客车中的应用更为突出。由于铜材具有优越的导热性及耐腐蚀性能，所以被应用在冷凝器的管路当中，铜管的焊接成为制作冷凝器必不可少的加工手段。本文针对汽车冷凝器所用铜管的焊接工艺及缺陷进行了探讨及分析。1个造林树种冷凝器管路系统所用的材料是紫铜或黄铜。由于铜及铜合金的氧化膜容易去除，润湿性比较好，所以具有优良的钎焊性。冷凝器管路使用的都是薄壁铜材，厚度一般不超过2.5mm。根据接头的形状一般分为：相同直径的铜管接头对接如图1所示、不同直径的铜管接头对接如图2所示。2焊接方法和材料选择2.1焊接系统的工作原理火焰钎焊是一种常见的焊接方法，利用可燃气体与氧气在焊炬混合喷出燃烧的高温火焰将母材金属加热到钎焊的温度后，加入钎剂、钎料。钎剂、钎料熔化后靠毛细作用在钎缝的间隙内流动，利用液态的钎料润湿性，填充接头间隙并与母材金属相互扩散连接焊件空调管路系统具有气密性的要求。火焰钎焊与其他焊接相比，具有成本低、劳动效率高、致密性好，操作简单等优点。基于以上因素，在空调和制冷工业当中通常采用火焰钎焊方法连接大量的铜管接头。2.2银基硬焊接材料汽车制冷系统是在极其振动的环境中工作的，焊接的强度和气密性，直接影响整个机组的可靠运行。选择润湿性好的、工艺性好的银基硬钎料或铜磷钎料，都可实现良好的焊接性。但考虑到使用白银焊接成本会提高，所以优先选择铜磷钎料。钎焊紫铜管常用钎料的成分见表1所示。铜磷钎料因含磷，不但熔点得到了适当的降低，而且具有自钎作用，钎焊时可少加或不加钎剂。它有良好的强度、导热性、耐腐蚀性，以及细密的钎缝表面质量和能承受振动载荷的能力，广泛的应用在汽车及列车制冷、空调管路的焊接3焊接工艺分析3.1毛刺、完善的预防铜管表面的毛刺、油污、氧化膜严重影响钎焊质量，焊前必须清理干净。残留的毛刺用电动钢丝刷清理干净；油污用丙酮溶解掉，用水冲干净。对于少量的单件铜管用砂纸、钢丝刷摩擦，批量的铜管则采用化学酸洗，然后用清水洗净烘干，避免受潮、污染。3.2间隙的大小影响焊接强度利用铜管扩口器使管路一侧扩张，另一侧对中插接，保证周边间隙均匀，搭接长度要合理。钎焊是依靠毛细作用使钎料填满间隙的。间隙的大小影响钎缝的致密性和接头强度。间隙过大，使钎料流入管中，堵塞管道流通，且钎焊不能填满间隙。间隙过小，使钎料流入困难，易形成未焊透缺陷。因此间隙选择的宗旨是使管子插入后可转动，无明显晃动。间隙一般取0.05mm～0.1mm，对于较大的铜管直径为16mm以上，间隙选取0.15mm，直径为22mm以上的铜管，间隙选取0.2mm3.3焊接温度对充放电温度的影响用中性焰的外焰先加热较粗较厚的铜管，在管端的10mm范围内加热，然后加热另一个铜管，最后加热填料处。将工件接头两个部分尽可能的均匀加热到钎焊温度（630℃～780℃），焰心距工件表面应保持15mm～20mm的距离，并且滚动铜管和扫动焊枪保持温度。当铜管变为暗红色，说明已达到钎焊温度；当铜管变为樱桃红色，说明过热；当铜管变为光亮的红色，说明铜管可能开始熔化4焊接工艺参数的选择以图3的铜管接头为例，钎焊接头微观结构包括三个区域：1)热影响区是由纯铜组成；2)过渡区靠近界面处，是由大的柱状的α-Cu和白亮的Ag-P偏聚体构成；3)焊缝区是由α-Cu固溶体和Cu-Ag-P三元共晶结构组成。图5、图6是理想焊接和接头界面图，从图中不难看出钎料铺展润湿的很好，钎料没有熔解母材。如果火焰钎焊焊接工艺参数选择不当，会不可避免地产生很多焊接缺陷，比如焊穿、钎料添加过多堵塞铜管、焊瘤、氧化、气孔、裂纹等最为常见的缺陷是气孔的产生，当气孔联成一片时就会产生气密性的不足，热交换液体泄漏破坏大气层的危害，气孔如图7、图8所示。气孔的产生的可能性很多，火焰钎焊的焊接工艺操作简单可靠，为什么会产生气孔，这个问题要从充氮保护说起。因铜管表面易氧化，在加热的过程中，铜管里面容易生成氧化膜。在实际工作中，氟利昂会把氧化膜冲击脱落，在管内堆积，慢慢堵塞铜管。所以紫铜管焊接过程中要进行有效冲氮保护，防止铜管内壁氧化。正常冲氮焊接的铜管焊接处的内壁外观良好，较洁净光亮；而未进行冲氮焊接的铜管，在焊接处的铜管内壁会有明显氧化膜的碎片形成。从图8可以看出，紫铜管内的气孔是被钎料包裹的，也就是说钎料润湿铜管很好。气孔（氮气孔）的形成是由铜管内部过大压力的氮气溢出形成的，充氮的压力为0.05MPa的干燥气体5保持压力将系统管路充氮气3MPa～4MPa，用毛刷蘸取肥皂水沿钎缝处涂抹，不产生气泡，保持压力12小时不产生压力的下降为好。系统管路充氟利昂和氮气混合气体，压力为2MPa～2.5MPa,用氟利昂电子检漏仪测试，其泄漏量不大于标准的14克/年6加热时间的确定利用火焰钎焊填加铜磷钎料是焊接汽车冷却系统铜管的最佳工艺；焊接间隙选择的原则是使管子插入后可转动，无明显晃动；间隙一般取0.05mm～0.1mm