空调与制冷用高频焊接内螺纹铜管焊缝微观特性的研究

1、的产生会增加接头的脆性,对接头强度不利。这也是温度高于900以后连接强度下降的原因,要控制好连接温度和保温时间,生成适量的AlNi化合物就可以获得高强度的连接接头。3结论(1利用真空蒸发镀膜的方法在温度1250、保温1h的工艺条件下,在氧化铝陶瓷表面沉积一层镍膜,镍与氧化铝陶瓷润湿性好。(2以300目纯镍粉为中间层材料,在连接温度900,连接压强30kPa,保温2h的工艺条件下,表面镀镍膜的氧化铝陶瓷与AISI201不锈钢的连接强度可达20.7MPa。(3在扩散连接过程中,氧化铝陶瓷与镀镍层反应生成了AlNi金属间化合物。参考文献:1邢世凯.陶瓷-金属连接工艺研究现状及进展J.材料保护,200

2、4,37(5:35-38.2张永清,赵彭生.利用化学镀实现Al2O3陶瓷与金属的连接J.焊接技术,1999,(2:16-17.3孙康宁,尹衍升,李爱民.金属间化合物/陶瓷基复合材料M.北京:机械工业出版社,2003.52-53.空调与制冷用高频焊接内螺纹铜管焊缝微观特性的研究胡瑞玲1,冯必容2,刘景平3(1.湖北汽车工业学院材料工程系,湖北十堰442002;2.东风汽车有限公司销售部,湖北十堰442002;3.广东大华仁盛科技有限公司,广东广州510540摘要:通过对空调与制冷用高频焊接内螺纹铜管焊缝微观组织特性的研究,找出了焊管质量问题的存在方式及其产生原因,提出了改进方法并加以实现,最终解

3、决了生产中存在的问题,使产品质量得到了稳定。关键词:高频焊接;内螺纹铜管;微观特性中图分类号:TG457.6文献标识码:A文章编号:1001-3814(200701-0027-03Study on Micro-character of Weld Line in Copper Tubes with Inner Grooved by High Frequency Welding for Air-conditionings and RefrigeratorsHU Rui-ling1,FENG Bi-rong2,LIU Jing-ping3(1.Department of Materials and

4、Engineering,Hubei University of Automotive Technology,Shiyan442002,China;2.Distribution Department,Dongfeng Motor Company Limited,Shiyan442002,China;3.Guangdong Dahua Rensheng Science and Technology Co.,Ltd.,Guangzhou510540,ChinaAbstract:The micro-character of weld line in copper tubes with inner gr

5、ooved by high frequency welding for air-conditionings and refrigerators was briefly studied,the existent manner and the reason of quality problem were found out,betterment measure was put forward and realized,the problem in the production was settled and the product quality became stable.Key words:h

6、igh frequency welding;inner grooved copper tubes;micro-character空调与制冷用的内螺纹管使用的是薄壁小直径的铜管,焊接的难度大、技术要求高,国内批量生产才刚起步,许多关键技术还难以掌握。国内某公司在设备运行两个月后,产品出现了严重的质量问题。其中最主要的问题是:焊缝有微小的渗漏点;在生产空调与制冷器时,焊缝接头因胀扩出现开裂。为了产生这些质量问题的原因,就可找到其解决方法1-2。本文对存在质量问题的产品焊缝进收稿日期:2007-09-24基金项目:广州市科技局基金资助项目(2004Z1-D0021作者简介:胡瑞玲(1971-,女,湖

7、南临武人,讲师,硕士,主要从事焊接工艺及设备的教学与研究工作;行微观分析,研究其规律,从中找到造成其焊接缺陷的原因与解决方法。1内螺纹铜管焊缝缺陷研究1.1存在质量问题的产品焊缝的微观组织特性图1是存在质量问题的三个内螺纹铜管的焊缝金相组织照片。正常高频焊接的焊缝结构的形状应呈“沙漏”状3-5,而图1所示焊缝金相照片中的焊缝的“沙漏”形状很不明显或没有,且焊缝金属流向较混乱,很不流畅。这说明焊接过程中熔化金属可能未被完全挤出或固相金属联结不很紧密。图1所示三个样件焊缝两边的金属流向不对称,且金属流线纤维状不明显(如图中箭头所示, 1#样件中,左边高、右边低且直,并没有平滑的金属流线;2#样件左

8、边金属向上直线流动,而右边焊缝金属大量向下弯曲;3#样件左边焊缝金属大量向下弯曲,而右边金属则呈向上的直线流向。结合焊接、挤压过程和三个样件的金相照片,可以说明,焊管管胚边缘的对接不平整,可能出现了错边现象。(a1#样品(b2#样品(c3#样品图1存在质量问题的焊管焊缝金相照片(FeCl3溶液腐蚀×100正常的高频焊缝的晶粒度要比母材晶粒度小得多。这是由于高频焊接是一种固相联接,待焊边缘在高频电流的作用下熔化,在迅速通过挤压轮时,熔化金属被挤出而实现焊缝金属的固相联结。焊接中由于受到非常大的挤压力作用,焊缝金属晶粒被细化而成为一种细密的锻造组织。而所以检验焊缝的晶粒度,通过采用弦计算

9、法6进行测定,结果见表1。可见,焊缝的晶粒度与母材的晶粒度相差很小,仅仅相差一个级别,这说明这种管件的焊缝组织并不是真正的锻造组织,所以焊缝强度受到很大的影响。1.2内螺纹铜管缺陷与原因分析(1缺陷分析根据以上存在质量问题的内螺纹铜管的1#至3#样品的微观组织分析,可以看出此次高频焊接内螺纹管的缺陷在于:焊管V形角两待焊接边错位;焊缝待焊接边熔化量不够造成塑焊(冷焊。(2原因分析根据焊缝的成形过程,造成焊接边错位的原因主要是焊管成型过程中成型轮存在高低差或挤压轮两边存在高度差。造成塑焊或冷焊的主要原因是焊缝金属熔化量太少或挤压力不足。而造成此问题的可能是:焊接电流密度过低、焊接速度过快、焊接电

10、流频率太低等。造成电流密度过低的原因可能是焊接电流太小或焊管壁厚过大。根据这些分析,必须对产生内螺纹管焊接质量问题的一段时间的工艺参数的变化和相关影响因素的变化进行调查研究,从而找出真正原因。在调查分析中首先排除了因设备故障问题造成焊接质量问题的可能性,因为设备使用时间短,而且在使用中未发现设备自诊断系统报警等问题。在产生焊缝质量问题的一段时间里,焊接电流和焊接速度都是严格按照操作规程操作,没有超出规定规范的现象,而焊接电流的频率是焊接电源固定不变的一个参数,所以不可能是因电参数造成的质量问题。通过上述分析可以初步判定造成这次内螺纹管焊接质量问题的原因应该是设备的调整和操作不当。2避免产生焊缝

11、缺陷的工艺改进根据前面一节的研究,造成内螺纹管焊接质量问题的原因很有可能是调整和操作的问题,因样品计算的晶粒直径/mm晶粒度级别焊缝母材焊缝母材1# 2# 3#平均0.0250.0450.0250.03170.0530.0550.0450.0518686755656表1存在质量问题的内螺纹铜管母材与焊缝的晶粒度此,必须对生产线的调整与操作进行改进。焊管成型轮的高低差是非常容易解决的问题,重新用千分表及轧辊龙门上的刻度尺可以基本确定高度位置,然后依照成型辊的调整方法用标准塞尺确定各轧辊或成型轮的间隙,基本可以保证辊轮的高度一致;挤压轮的高度差的调整相对较复杂,调整挤压轮两边的上下高度大小和间隙,

12、可以通过挤压轮安装架上的刻度表和外加千分表确定。在造成焊缝缺陷的原因中,还有一个非常重要的原因就是可能因焊接边厚度的增加而造成电流密度的下降,使待焊接边加热量、熔化金属量太少,形成塑焊或冷焊。在内螺纹铜管焊接中能够改变材料厚度的位置只有压纹工序。在压纹工序中,为了使铜带上的纹路压制得更深(齿高更高,首先应将铜带的两边压紧。压纹深度与压纹辊的间隙有密切的关系,压纹辊的间隙小,压纹深度大,底壁厚度小,齿高大;反之,压纹辊间隙大,压纹深度浅,底壁厚度大,齿高小。按标准要求,材料厚度0.50mm,底壁厚度应为0.290.32mm,齿高应为0.180.21mm。为了保证焊接质量和焊缝的高度不高于齿顶高度

13、,带料焊接边厚度略高于底壁厚3%5%,应为0.3050.33mm。分析中发现,材料焊接边厚度实际达到了0.350.36mm,已经超出正常范围10%20%,因焊接所需的加热总功率与待焊接边的厚度成正比,焊接边厚度增加,所需的焊接功率和焊接电流应相应增加。3工艺改进后焊管质量的验证为了验证改进后的焊接质量效果,对改进后焊管焊缝的微观组织进行金相分析,结果如图2所示。可以看出,工艺改进后焊缝的微观组织明显趋于正常,即焊缝区呈规则的“沙漏”状,焊缝金属沿焊接边朝母材两边流动呈纤维状;同样用弦计算法测定焊缝金属的晶粒度,结果见表2。可见,焊缝的晶粒度比母材晶粒度小得多,而且晶粒度均匀,是理想的焊缝组织。

14、这些明显的特征,可以证明焊缝的缺陷基本得以消除。4结论对高频焊接后内螺纹铜管可能存在的缺陷及其微观特征进行了研究,从中找出了焊缝存在质量问题的类型和产生的原因主要是焊接边的错位以及焊接边厚度增加后使电流密度相对下降导致焊缝形成“塑焊”。改进焊接工艺和操作后,通过对改进后焊缝的微观特性的研究,表明焊缝的质量已经符合要求。参考文献:1杨效勇,樊道兴,郑志新.高频焊管的焊缝质量研究J.钢管,1990,(5:44-46.2庚英桂.普碳钢直缝焊管金相组织分析J.轧钢,1998,(2:24-26.3黄友阳.高频焊管金属流线的形成形态与分析J.钢管,2000,29(6:31-36.4吴凤梧,张翰书,苏映霞,等.国外高频直缝焊管生产M.北京:冶金工业出版社,1985.京:机械工业出版社,1