空调器中的铜管焊接分析

空调器中的铜管焊接剖析温筠（西安庆安制冷设施股份有限企业710075）TheAnalysisForTheWeldingofCopperTubeinAir-conditionerWenyun(Xi’anQingAnRefrigerationEquipmentCo.,Ltd.,710075)纲要：本文对空调器中应用的铜管的性质及影响要素进行了论述，对焊接工艺及常出现的故障进行了剖析。重点词：铜管焊接、钎焊、故障Abstract：Thispapersetsforththecharacterandtheinfluencefactorofcoppertubeapplyingintheair-conditioner.ItalsopresentsafundamentalresearchtotheWeldingcraftandthecommonfailures.Keyword：WeldingofCopperTubefusionweldingfailure0前言：近几年，中国空调业飞快发展，成为占全世界空调总产量约60%的第一大空调生产国和占全世界空调需求量约30%的最大空调花费国，有力推进着全世界空调家产以5%左右的速度增添。作为空调两器(冷凝器和蒸发器)所用的高效散热管路，大批应用铜管，在两器及压缩机的连结处都需焊接而且对焊接质量要求较高。空调器中一般采纳T2、TP2、TU2铜管，焊接方法常用钎焊（炉中钎焊、火焰钎焊等），焊接母材有钢与铜连结、铜与铜连结。因为焊接过程是在热力学不均衡的条件下进行的（冶金要素、构造要素、几何形状、应力几种要素），所以极易出现裂纹及晶粒长大等各样故障，现分别表达以下：铜的性质及杂质影响纯铜的密度为8.9,熔点1083℃,钝铜的强度不高2(Gb=200～250N/mm),硬度较低（HBSCW40-50)。铜为面心立方晶格,拥有许多的形变滑移系,室温、高温变形能力很好,退火状态的铜,不经中间退火可压缩85%～95%而不产生裂纹。但铜在500～600℃体现“中温脆性”，在焊接过程中,易在此温度区间发生裂纹。据研究,“中温脆性”和杂质的性质、含量、散布、固溶度等有关,杂质主要有铅、铋、氧、硫、磷等。杂质的存在对铜的焊接性有很大的影响，Bi与Pb是铜中的主要杂质,它们均不溶于固态铜,微量的Pb形成低熔点共晶组织(Cu+Pb),其共晶温度为326℃;Bi与Cu也形成低熔点共晶组织(Cu+Bi),其共晶温度为270℃,这些共晶体最后结晶,集中在晶界上,会使铜产生脆性,在焊接过程中形成裂纹,所以,应限制Bi、Pb在铜中的含量,往常Bi<0.002%,Pb<0.005%，相同，在焊猜中也应限制Bi、Pb的含量。S能溶解在熔融的铜中,S的存在使铜的熔点降低,形成CuS脆性化合物,使铜的塑性降2低,当S含量>0.1%时,铜就会有热脆性,焊接时热状态就产生裂纹。O极少固溶于铜,与铜生成Cu2O,含氧铜冷凝时,Cu2O散布在晶体的晶界,这就降低了铜的塑性和耐腐化性,也使其焊接性变差。氧含量在铜焊接中极易产生缺点，特别是在铜管焊接中更应严格控制氧含量。因为铜中含有必定量的氧,焊接过程中,氢就会向铜中扩散,发生以下反响:Cu2O+H22Cu+H2O,造反响所形成的HO,不溶解于铜中,在铜的凝结过程中,来不及逸出以气体形态齐集于晶界2成氢侵害裂纹。焊接工艺空调器及压缩机中的铜管焊接一般采纳钎焊，常用的工艺有：炉中钎焊和火焰钎焊。钎焊是利用比母材熔点低的金属资料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,但低于母材熔点温度,利用液态钎料湿润母材,填补接头空隙实现连结焊件的方法。钎料应知足以下要求:应拥有优秀的湿润性,并在规定的钎焊温度范围内,易于填补填钎料空隙;应拥有适合的熔点和流动性,拥有较好的互相扩散性,能形成坚固的高质量的接头;钎料应拥有稳固、平均的成分,不因液化而偏析,也不该有强挥发性、对母材有害的元素;获取的钎焊接头应知足规定的物理、化学性能和力学性能。依据以上原则，我们常采纳银-铜焊丝作为钎料。从工艺控制方面来讲，Ag45CuZn钎料最好，Ag15CuZn或黄铜焊丝也能够用，但在生产各个环节都须严格控制，采纳Ag15CuZn或黄铜焊丝故障率较高。焊剂的采纳也很重要，第一它要能消除钎焊金属及钎料表面的氧化膜,为液态钎料在钎焊金属表面铺层创建条件;其次，能以液态薄层覆盖钎焊金属和钎料表面,隔断空气,防备在加热过程中氧化;第三，加强表面活化作用,增添钎料流动性,改良液态钎料对铜管的湿润；第四，有益于消除焊缝中的O2、H2、S等杂质。。配合空隙也是获取优秀焊接质量的重要环节，它对钎焊接头的严实性及强度影响很大,空隙过小,钎料难以将钎剂挤出,形成夹层,过大则钎料流失严重,3.常有故障及预防举措空调器及压缩体制造中焊接方法常用钎焊，焊接母材有铜与铜连结、钢与铜连结。空调器中的连结往常是铜管与铜管的焊接，工艺较为简单,重要的是预热、保温,采纳较快的焊接速度,不使晶粒长大即可。而在压缩体制造中主假如铜管与钢板的焊接，如排气管与上外罩的连结、进气管与筒体的连结、储液筒与进气管的连结等，因为Fe与Cu的熔点、导热系数、线胀系数差别较大，所以造成焊接难度较大，出现故障的几率也很大。主要出现以下故障：空隙未填满产生这类故障的原由主假如：配合空隙不适合；表面冲洗不充分；钎料选择不妥；钎焊区温度不够或温度不平均；钎料数目不足。这类故障的预防很好解决，针对造成故障的原由，采纳相应的举措即可。裂纹常有的裂纹常常出此刻储液筒的铜管焊接中，主假如因为在预热过程中，铜管被保护氛围中的氢侵入，钎焊时致使氢侵害裂纹。此外一种裂纹常出此刻火焰焊过程中，因为铜管的线膨胀系数比钢板大15%,而缩短率又比与钢板大1倍多,再加上Cu的导热能力强,焊接热影响区宽,所以在焊缝处存在很大的内应力，而火焰焊接又简单造成加热不平均，所以火焰焊过程常出现裂纹。此类故障的解决主要在于控制焊接时除氢、尽量保证平均加热。气孔在钎焊缝中经常出现一些形状不一、不规则的吝啬孔，造成这类气孔的原由主假如钎料或母材中析出气体。此外钎料过热、空隙不均也是造成此故障的原由，如小空隙处先填满钎料，在较大空隙处集合时将气体关闭形成气孔。解决此类故障，一是在原资料采买过程中控制铜管、焊丝的氧含量和杂质含量，二是在焊接过程中严格操作程序。铜管组织晶粒粗大以上三种缺点（空隙未填满、裂纹、气孔）都是显性的，其实不行怕，经过有关手段都能够检测出来，一般不会造成重要损失，可怕的是焊接后铜管组织晶粒粗大，此种缺点是隐形的，一般的查验难以测出，常常是在运行过程中才得以展现，故障经常是批量性的，造成的损失也是巨大的。造成此种缺点的原由有以下两种要素:原资料晶粒不平均：2004年在进行YZG25RT1生产时，曾发生储液筒被震落故障，断裂发图一断裂件断口容貌图二断裂件断口容貌生在出气管与储液筒筒体连结处，宏观断口呈锯齿状，有很多闪亮小断面；对原资料进行成分剖析，结果切合资料技术要求；在电镜下察看断裂件，断口为典型的宏观脆性、微观塑性断口，断口呈沿晶断裂，二次裂纹许多，在晶面上有很多小韧窝，见图一、图二。对故障件进行金相检查发现：晶粒较大且不平均，晶界较粗，见图三、在晶界处有杂质齐集，见图四；对原资料进行金相查验发现：晶粒大小不平均，铜管双侧晶粒渺小、中间较大，见图五。图三断裂件金相组织图四断裂件晶界图五原资料金相组织经过剖析，我们以为原资料组织不平均是造成储液筒铜管断裂的主要原由，因为原资料组织的不平均性，在焊接过程中晶粒异样长大，杂质向晶界齐集，造成晶界弱化，致使断裂发生。所以，在生产查验过程中，应严格控制铜管的晶粒度和杂质含量，往常原资料晶粒度控制在0.015～0.020mm,焊接后晶粒度控制在0.15mm以下。(2)钎料杂质含量过多：2002年我企业的一个分供方供给的上外罩组件，在查验时发现：上外罩铜管轻轻一碰即发生断裂，随后，我们对该批组件与其余批次组件在振动试验机长进行了对照试验，结果发现：该批组件数分钟即发生断裂，而其余批次组件数小时都不停。我们又对断裂件进行了扫描电镜剖析、能谱剖析及金相显微剖析：扫描电镜察看，断裂件起裂源位于铜管外边沿，呈沿晶断裂特点，断裂源区晶粒较为粗大，晶粒尺寸约为80～100μ，断口无韧性变形特点(见图六、图七)。在裂纹源区进行能谱剖析，成分正常，无杂质元素；对断裂面磨制金相试样，能够看到晶粒较为粗大。图六断裂件断口容貌图七断裂件断口容貌对生产过程进行检查中，据工人反应该批产品焊接过程中，难以焊接，需长时间加热。随即，我们又对钎料进行了成分剖析，结果发现：杂质Bi与Pb、AL、Fe含量较高，经过以上剖析，我们以为焊接工艺不正常是