专利名称：一种抗弯曲的铜铝管接头、其制备方法及专用芯棒的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种异种金属焊接接头，尤其是铜铝管焊接接头。 本发明还涉及上述焊接接头的制备方法及专用芯棒。
背景技术：
近几年，由于铜价在不断上扬，促进了钼材代铜材技术进步和相关产业 的巿场应用范围。我国是铜资源相对短缺，铝资源相对丰富的国家，目前制 冷行业大量使用铜管，铜改铝降低制造成本已成为十分重要的课题。但制冷
行业涉及的铜管壁厚多数在1.0mm以下；由于铜管在制冷管路生产加工、 售后维修等方面的特珠优势难以被铝管完全替代，全部釆用铝管代替铜管会 带来诸多问题。而中间是铝两端是铜的铜铝铜结构管路，则由于连接性能与 铜管相同，完全可以代替铜管。
铜管与铝管熔点相差约40(TC，又因为铝管内表面布有氧化层，尤其是 在薄壁铜铝管焊接中，两种材质难以实现两种金属原子间的直接化学键连 接，通常会在铜铝两种材质之间产生铜铝共晶组织过渡层。本说明书所提及 的共晶组织是指高温下铜铝金属化合物与铝形成的铜铝共晶合金。
对薄壁铜铝管焊接目前已知的各种焊接方法中，如果采用铜管插入到铝 管中的套接接头，如何获得铜铝之间的化学键连接，并在焊缝中避免产生铜 铝共晶组织是关键技术。平面对接接头贮能焊和摩擦焊等方法虽然可以通过 焊接结束前的顶端力减少铜铝管焊缝的共晶组织，但其接头结构决定了该工 艺只能适合壁厚大于L25mm的厚壁铜铝管的焊接，不能用于本发明所涉及 的薄壁铜钼管焊接。铜管插入到铝管中的套接接头适合薄壁铜铝管焊接，釆 用高频焊、钎焊方法焊接，由于存在反应性气孔、铜铝共晶组织、潜在的腐 蚀隐患等不利因素，不能实现铜铝化学键结合，实现批量生产难度也很大； 采用电阻压力复合焊接方法，可以克服上述问题，但铜铝接头抗弯曲性能略 显不足，即对接头弯曲超过45度后铝管侧容易折断，这些技术缺陷都阻碍 了钼管在制冷行业的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗弯曲的铜铝管接头，使接头在弯 曲卯度时接头不发生开裂渗漏现象。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种生产前述铜铝管接头的制 备方法及专用芯棒。
对于本发明的抗弯曲的铜铝管接头来说，上述问题是这样解决的铜管 的焊接接头部位有带直管状导向部的锥形焊接面，该导向部的外径稍小于铝 管内径，插到铝管内部的铜管导向部的长度应保证在焊接后其顶端位置超过 焊接接头中铝管侧高温塑性变形区域。在焊接过程中，受电阻热的作用和轴 向推力的共同作用，距离铜铝焊缝外表面10mm以内的铝管处于熔融状态， 在高温和高压的共同作用下这部分铝管发生强烈的塑性变形，冷却后机械性 能明显降低，很容易折断，铝管该部位即为高温塑性变形区域。导向部的内 表面沿轴向有均匀分布的裂槽。裂槽可以是压痕、划痕，也可以压透，从而 贯穿导向部管壁。在铜铝管焊接接头使用过程中受到弯曲力时，加长的导向 部顶端延伸到了高温塑性变形区域以外，从而避开了性能较差的铝管区，加 长的导向部顶端顶在了塑性较好的铝管位置上，不容易破坏铝管；同时，导 向部受到铝管弯曲的压力后，由于裂槽的作用，形成片状支撑，导向部对铝 管的支撑明显降低，因此不会顶裂铝管。铜管锥形焊接面与铝管内壁之间形 成直接的化学键连接，焊缝中无铜铝共晶组织，所以在铜铝管接头受到涨力 时，导向部的裂槽可以扩展，但无共晶组织的铜铝焊缝区域不会发生裂紋。 本说明书所提及的共晶组织是指高温下铜铝金属化合物与铝形成的低熔点 共晶合金。
对于本发明的生产抗弯曲的铜铝接头用的专用芯棒来说，上述问题是这 样解决的，芯棒为多级连珠式，前端为有环状箍型突起的修整部，其后为有 尖状突起的压槽部，压槽部之后为环状箍型突起的扩口部。
对于上述抗實曲的铜铝管接头的制备方法，上述问题是这样解决的取 铜管、铝管各一根，将铜管一端作收口处理，收口处的导向部长度超过铝管 高温塑性变形区域。焊接时，从铜管方向将芯棒放入铜管内，连接在焊机的 推力连杆上。将带有焊接芯棒的铜管放置在移动电极组中，用高压气缸固定 铜管，将铝管放置在固定电极中并固定钼管，在固定电极铝管的焊接位置上
安装有用高耐热性且低传热效率的材料制作的镶嵌块，镶嵌块内腔形状与铝 管外形相吻合。焊接时将铝管端部与镶嵌块边缘齐平，顶推气缸将带有铜管
的移动电极组推向铝管，压力控制在250kg 550kg为宜，同时通电对铜铝结 合区进行电阻加热，铜管在顶推气缸的作用下不断向铝管内部移动，在移动 过程中，铜管的推进压力和焊接电流自动调整电流、电压、气压等参数，控 制铜铝焊缝的温度。断电后，预置在铜管内部的芯棒在焊接设备的推动下， 快速沿铜管推向铝管方向。利用芯棒的修整部将焊接接头内孔进行修整，压 槽部将铜管导向部的内壁压出明显的压槽，扩口部将导向部的内径扩大，导 向部的外径贴在铝管的内壁上，从而扩大管路内部的流量水平。在扩径过程 中由于导向部表面存在压槽，人为提高了应力集中系数，因此扩径后在导向 部会出现数条裂槽，从而消弱了导向部对铝管弯曲的抵抗力，降低后续使用 中焊接接头铝管被弯裂的危险。 上述方法具备如下有益效果
经过特殊处理的铜管导向部在使用过程中可以防止对接头弯曲造成的 铝管开裂；
在铜管焊接部位的收口端预设的芯棒有两个作用，在导向部的内壁上压 出深深的压槽、对焊接后得铜铝接头进行扩径处理。
利用铜铝两种材料在硬度上的差异，即利用铜管插入铝管时的高压作 用，将铝管内表面的氧化物清理干净，从而避免使用任何助剂；
在清理铝管氧化物的同时通电对结合区进行电阻加热，边加压边加热， 减少铜铝共晶组织的生成量、防止铜管变形，产生的铜铝共晶组织也被铜铝
间的高压挤出，提高了接头的综合性能；
接头处的铝管在高压、电阻热的合成作用下，形成铜管外表面上的重熔
铝金属，形成熔合面积大的插接式铜铝管焊接接头结构；
在IOO倍显微镜下观察，在接头的铝管侧形成了没有铜铝共晶组织的铜
铝焊缝，焊缝中铜钼之间形成的是化学键连接；
为提高导向部应力集中系数而加工的压槽工序，也可以压透，从而贯穿 导向部管壁，也可以在焊接装配之前完成。
为获得更好的焊接质量，铜管可以选用紫铜管，铝管可以选用纯铝管或 防锈铝管。
图l是抗弯曲的铜铝管接头图
图2是抗弯曲的铜铝管接头焊接前装配示意图 图3是抗弯曲的铜铝管接头焊接结東示意图 图4是铜管加工示意图 附图中标号的含义
推力连杆l、芯棒2、铜管3、移动电极4、扩口部5、压槽部6、修整部7、 锥形焊接面8、导向部9、固定电极IO、镶嵌块ll、铝管12、裂槽1具体实施例方式
具体实施例一
根据管路长度设计要求，选取管外径相同的铜管和铝管进行初加工，得 到短铜管3和铝管12。首先将铜管3管端的焊接部位加工成前端有导向部9 的缩径形状，为便于铜管3插入铝管12中，导向部9的外径应略小于铝管 12的内径。铝管12待焊端面的直径和壁厚保持不变。
在铜管3的内部事先放入一根芯棒2，将带有芯棒2的铜管3置于电阻 压力焊接机移动电极4上，芯棒2连接在轴向推力连杆1上；铝管12端口 不做进一步的加工，保持壁厚和直径原状，置于电阻压力焊接机的固定电极 10上。在固定电极10上镶嵌有硬质陶瓷镶嵌块11,以降低导热系数、提高 电阻系数，规范焊接电流的流动路径。通过电阻压力焊接机将移动电极4及 其电极上的铜管3水平移动插入铝管12中。在插接过程中，锥形焊接面8 将软质的铝管12内壁上的氧化层磨削掉，同时对移动电极4、固定电极IO 通电，在电阻热的作用下，铝管12的焊接面迅速熔化，内部熔化的钼液填 到铝管12和导向部9之间，直至锥形焊接面8包进到铝管12中后断开焊接 电源，推力连杆l动作，快速将芯棒推向铝管方向，首先利用芯棒2上的修 整部7对导向部9进行修整扩口 ，对焊接过程中已经发生失圆变形的导向部 9进行修整。然后，利用芯棒2上的压槽部6对导向部9的内壁进行压槽处 理、最后利用芯棒2上的扩口部5对铜管3的锥形焊接面8及导向部9的内 壁部位进行扩口，抽出芯棒2完成铜管与铝管的焊接。
具体实施例二
根据管路长度设计要求，选取管外径相同的铜管和铝管进行初加工，得
到短铜管3和铝管12。首先将铜管3管端的焊接部位加工成前端有导向部9 的缩径形状，为减轻弯曲接头时导向部9对铝管的破坏作用，需要在导向部 开槽，导向部9内壁均匀预制了 4条深度裂槽13，以增加该部位的应力集 中系数。另外，开槽也可以划透或割透，从而贯穿导向部管壁。其余焊接步 骤与实施例l相同。
本发明参照附图和实施例进行说明，但保护范围不限于此，在本发明技 术范围内具有普通技术人员可以经过简单的变换，而获得本发明同样的技术 效果，同样在本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种抗弯曲的铜铝管接头，其特征在于铜管的焊接接头部位有直管状导向部和锥形焊接面，导向部长度超过铝管高温塑性变形区域，导向部的内表面沿轴向分布有裂槽。
2、 一种如权利要求1所述的抗弯曲的铜铝管接头，其特征在于所述裂 槽中至少有一个是贯穿所述铜管导向部管壁的。
3、 一种如权利要求1或2所述的抗弯曲的铜铝管接头，其特征在于所 述铜管为紫铜管，所述铝管为纯铝管或防锈铝管。
4、 一种如权利要求1或2所述的抗弯曲的铜铝管接头，其特征在于所述锥形焊接面与铝管内壁之间形成直接的化学键连接。
5、 一种制备权利要求1所述抗弯曲的铜铝管接头的方法，其特征在于 取外径相同铜管、铝管各一根，将铜管一端作收口处理，将芯棒放入铜管内 并连接在焊机的轴向推力连杆上，将带有芯棒的铜管放置在移动电极中，用 高压气缸固定铜管，将铝管放置在固定电极中并用气缸固定铝管，在固定电 极铝管的焊接位置上安装有镶嵌块，镶嵌块内腔形状与铝管外形相吻合，焊 接时将铝管端部与镶嵌块边缘齐平，顶推气缸将带有铜管的移动电极推向铝 管，同时通电对铜铝结合区进行电阻加热，铜管在顶推气缸的作用下不断向 铝管内部移动，在移动过程中，铜管的推进压力和焊接电流自动调整电流、 电压、气压等参数，断电后，芯棒在焊接设备的推动下，快速沿铜管推向铝 管方向。
6、 一种如权利要求5所述的制备抗弯曲的铜铝管接头的方法，其特征在于焊接前在铜管导向部进行压槽。
7、 一种如权利要求5或6所述的制备抗弯曲的铜铝管接头的方法，其 特征在于顶推气缸将带有铜管的移动电极组推向铝管，压力控制在 150kg 250kg。
8、 一种如权利要求5所述的制备抗弯曲的铜铝管接头的方法所用的专 用芯棒，其特征在于芯棒为多级连珠式，前端为有尖状突起的压槽部，压槽 部之后为环状箍型突起的扩口部。
9、 根据权利要求8所述的制造抗弯曲的铜铝管接头的方法所用的专用芯棒，其特征在于压槽部前端设置有环状箍型突起的修整部。
全文摘要
本发明涉及一种铜铝管焊接接头、其制备方法及专用芯棒。该铜铝管焊接接头铜管的焊接接头部位有带直管状导向部的锥形焊接面，该导向部的外径稍小于铝管内径，所述铜管导向部长度超过铝管高温塑性变形区域，导向部的内表面沿轴向分布有裂槽。这样，在使用过程中就可以防止对接头弯曲造成的铝管开裂。为了制得该铜铝管焊接接头，步骤主要包括焊接时，从铜管方向将一个压痕和扩口两项功能集于一体的专用芯棒放入铜管内并连接在焊机的扩口推力连杆上，然后放置在可移动电极组中，焊接断电后用该棒将焊接接头内孔进行修整、压槽、扩口，制成可以防止使用中对接头弯曲造成铝管开裂的铜铝管焊接接头。
文档编号F16L13/00GK101382216SQ20071014575
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者万延尧, 孙德兴, 尹衍升, 左铁军, 训 杨, 越 赵 申请人:左铁军;赵 越