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我们攻克铜铝管焊接技术难题

发布时间:2019-09-30 02:34:16 阅读: 来源:格栅板厂家

我们攻克铜铝管焊接技术难题

“我们用了10吨铜,实验了无数次,才发现与世界权威焊接方法相反的创意才是真正的解决之道,这个创意造就了空调铜铝连接管这个新型产品。”中国海洋大学材料科学与工程研究院高级工程师赵越对记者说。

赵越所说的是,被称为世界级难题的、适合于工业化生产的薄壁铜铝管焊接技术,是空调器连接管铝代铜的关键技术。说它是世界难题并非夸大其词,不少发达国家研究了多年,工业上只能实现焊接壁厚1.0毫米以上铜铝管,但比这薄的铜铝管焊接技术一直没有突破。“而我们要解决的是,可用于空调器生产的薄壁铜铝管对接焊问题。”

传统上,空调产品的制冷管路用的都是铜管。但铜一直是全球性紧缺资源,铜的价格飞涨,已经影响到空调产业的发展。而我国的铝资源比较丰富,铝产业也比较发达。因此,空调制冷管路用铝代铜成为大势所趋。

用铝代铜,最关键的技术就是铜铝管对接焊问题。为此,在国内焊接行业颇有名气的青岛市海青机械总厂联合中国海洋大学,组成了课题攻关团队,主动承担起了这项技术的攻关任务。

薄壁铜铝焊接之所以被称为世界难题,是有其客观因素的。铜的熔点是1083摄氏度,铝的熔点是660摄氏度,这相差400多摄氏度的熔点,形成的结果就是铝化了,铜可能还只是发软。更困难的是,铝还会天然地在表面生成氧化膜,由于制冷管路有洁净度要求,这层氧化膜不能用添加助剂的方法清除,也很难用物理方法清除,而这层氧化膜的熔点又达2000摄氏度,这三个不同的熔点,致使铜铝焊接极易形成虚焊甚至焊不上。过去,采用一些特种焊接方法,如爆炸焊、扩散焊、储能焊、摩擦焊等方法,通过施加焊接助剂,也可以实现铜铝焊接,但这些方法或者只能完成1.0毫米以上铜铝管焊接,或者由于成本高、工艺复杂,不适合工业化生产。一些国家尝试利用铜铝共晶组织构成焊缝,实现薄壁铜铝焊接,并为此进行了广泛的研究,但没有实现工业化应用。空调制冷管路的管壁非常薄,只有发明新的焊接方法形成薄壁铜铝管的工业化焊接生产,才能真正实现在空调制冷管路上用铝代替铜的目标。

“一开始我们遵循着利用铜铝共晶组织构成焊缝的思路进行实验,结果发现,由于管壁太薄,共晶组织十分脆弱,因此,焊缝质量非常差,甚至用手一撕就撕下来了。于是,我们便开始寻找全新的创意。”赵越回忆说。

新创意来源于大量的实验和剖析。

课题组采用的焊接方法是通常采用的电阻焊接法,他们开始尝试不断地增加压力参数进行实验,有的管路焊接起来能撕下来,而有的撕不下来,通过分析,他们发现,凡是能撕下来的,都形成了共晶组织,而撕不下来的却没有发现共晶组织。

为什么没有铜铝共晶组织的焊缝,反而有效呢?经过深入研究,课题组发现,实际上铜铝共晶组织是形成虚焊的“罪魁祸首”,薄壁铜铝管焊接的关键是将铜铝共晶组织从焊缝中清除掉,否则焊缝机械性能差的弱点将暴露无遗,这也是薄壁铜铝管不容易焊接的真正原因。

弄清了原由,课题组开始了无共晶组织焊接法的研发,经过一年半时间的研究,历经了数万次反复实验,他们对压力参数、电气参数、尺寸参数以及材料成分偏差等多种因素都了然于心,终于发明成功了一种全新的焊接法————电阻压力焊接法,这种焊接法可以在焊接中实现焊缝中无铜铝共晶组织、铜铝原子结合,焊缝非常牢固,经过拉伸、弯曲、压扁等各种机械试验,都没有出现任何缝隙。由此,以这种焊接法为技术核心的“铜铝空调连接管”项目获得了国家发明专利,并被科技部、商务部、国家质检总局和国家环保总局四部委联合确定为国家重点新产品。目前,这一项目正在申请国际发明专利。

青岛市海青机械总厂采用薄壁铜铝管焊接技术生产的“铜铝空调连接管”投入市场后,由于其销售价格比铜管降低了一半,加上其性能、使用寿命和安装方便度都优于纯粹的铜管,迅速赢得了空调厂商的青睐,产品供不应求。目前,国内大部分空调企业应用了这一技术产品,韩国、日本的空调企业也开始使用此项技术产品。同时,其产品质量也经受住了市场的检验,从2004年投产以来,累计投放市场近600万套“铜铝空调连接管”,合格率达100%。

“由此,我们赢得了一个全新的市场。”赵越说,“仅以我国空调市场计算,每年5000万套的销售量,意味着每年将有近20亿元的铜铝连接管市场容量,同时还将减少5万吨的用铜量。”

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