專(zhuān)利名稱(chēng)：薄壁小直徑鋁合金管焊接接頭構(gòu)造及其焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種金屬材料焊接的接頭構(gòu)造。具體地說(shuō)，是屬于一種薄壁小直徑鋁合金管焊接的新型接頭構(gòu)造和焊接方法。
背景技術(shù)：
目前電冰箱，空調(diào)等致冷設(shè)備的冷凝系統(tǒng)都是采用紫銅為導(dǎo)管，由于紫銅比重大，價(jià)格高，使冷凝系統(tǒng)的生產(chǎn)成本居高不下，如果采用薄壁小直徑鋁合金管來(lái)替代紫銅管，那么，冷凝系統(tǒng)的生產(chǎn)成本便會(huì)降低80％以上。因?yàn)殇X合金的比重僅為紫銅的三分之一，它的單價(jià)又比紫銅低1.5倍，也就是說(shuō)，買(mǎi)一噸紫銅管的金額可用于購(gòu)買(mǎi)5噸鋁合金管。這樣便會(huì)大大提高利潤(rùn)很薄的電冰箱和空調(diào)器等致冷設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)力。
但是薄壁小直徑鋁合金管替代紫銅管，其中最大的困難是要解決好它的接頭焊接問(wèn)題。解決好接頭焊接，最關(guān)鍵的技術(shù)之一，是要有一種新型的接頭構(gòu)造，傳統(tǒng)上兩根小直徑鋁合金管的接頭是平直地將二根管對(duì)接在一起。其焊接點(diǎn)只有管子斷面一個(gè)圈，對(duì)接焊時(shí)須外加焊絲，焊后的焊接接頭隆起嚴(yán)重，易造成應(yīng)力集中，在承受壓力狀態(tài)下，易產(chǎn)生疲勞裂紋。在焊接時(shí)內(nèi)部不易焊透，易產(chǎn)生氣孔與雜渣，一不當(dāng)心就會(huì)焊穿，這種手工焊接很難焊好，而且生產(chǎn)效率也很低。
因此，采用鋁合金薄壁小管替代銅管，首要問(wèn)題是要解決好高質(zhì)量的管接頭焊接問(wèn)題，要解決好焊接質(zhì)量問(wèn)題，其首先要有一種新型接頭構(gòu)造，使其具有最大的焊接面，不用焊絲又不會(huì)使焊縫隆起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種適合于薄壁小直徑鋁合金管對(duì)接的新型接頭構(gòu)造及其方法，使原來(lái)只有一個(gè)斷面焊接點(diǎn)，變?yōu)橐粋€(gè)斷面和一個(gè)平面的焊接點(diǎn)。焊接時(shí)不用焊絲，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的焊接接頭隆起不平，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，內(nèi)部不易焊透易產(chǎn)生氣孔與雜渣等缺陷，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化焊接，既提高了焊接質(zhì)量，又提高了焊接效率，使鋁合金管替代紫銅管成為現(xiàn)實(shí)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)手段來(lái)實(shí)施的首先本發(fā)明的焊接接頭構(gòu)造為在所述的兩待接鋁合金管接縫處內(nèi)襯一根銅套，且在其中一管端翻邊成凹狀，或外套一小套管，從而形成焊接接頭構(gòu)造.
具體實(shí)施方法第一步將待焊管的端面切割平整。
第二步將待焊管的一端用機(jī)械翻邊使成為凹狀。
第三步加工一小段紫銅套管，作為焊接時(shí)內(nèi)襯套。
第四步把持焊管平直一端插入凹部，使成為本發(fā)明的構(gòu)造。
第五步將組裝好的接頭夾在兩只三爪夾頭上，為調(diào)節(jié)焊池的熔量，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了易散熱的三片裝在三爪卡盤(pán)上的銅夾頭。
第六步；焊接時(shí)，采用鎢極交流氬弧焊，在隋性氣體保護(hù)下完成焊接。采用鎢極交流氬弧焊焊接。焊接時(shí)，把焊槍對(duì)準(zhǔn)接頭的中心點(diǎn)，先用20-32安培小電流焊一圈，再用50-55安培大電流焊1～2圈，然后用衰減電流焊小于1圈即成。
其中，上述第二步也可采用外套一小套管于接縫處的方法。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)由于新型接頭構(gòu)造大大增加了焊接面積，接頭質(zhì)量可靠性大大提高了，避免了手工焊接易造成接頭末焊透，焊縫隆起不平，易造成應(yīng)力集中，易產(chǎn)生氣泡、殘?jiān)?、及由于熱量不易控制造成焊穿等質(zhì)量問(wèn)題。由于本發(fā)明采用了新型接頭構(gòu)造不須用焊絲，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，使鋁合金管替代紫銅管成為現(xiàn)實(shí)，既降低了焊接成本，同時(shí)也降低冷凝系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。


圖1，薄壁小直徑鋁合金管接頭構(gòu)造。
圖2，三爪銅夾頭示意圖。
圖3，銅夾頭夾鋁合金管接頭的示意圖。
由圖1可見(jiàn)，其中，平直端鋁合金管1，為經(jīng)機(jī)械翻邊的鋁合金管3，為紫銅套2，裝配時(shí)先把待焊管端面切平，然后將平直一端插入到凹部，在二段連接處內(nèi)襯紫銅套，使之形成新型的接頭構(gòu)造，薄壁小直徑鋁合金管最常用的管體尺寸；外徑為8mm，內(nèi)徑為6.4mm，壁厚為0.8mm。
內(nèi)襯紫銅套的外徑應(yīng)小于被焊小管的內(nèi)徑，如被焊小管內(nèi)徑為6.4mm，那么紫銅套外徑最大為6.4mm，內(nèi)徑為5.4mm，長(zhǎng)度為15mm，并在銅套上開(kāi)一條縱縫，縫寬為0.01～0.5mm。其目的是可適應(yīng)被焊管內(nèi)徑存在的公差，由于紫銅套的熔點(diǎn)為1080℃，鋁合金管的熔點(diǎn)為630℃，所以焊接時(shí)既保證了被焊接頭內(nèi)壁平整，又不會(huì)和銅套粘焊。同時(shí)，紫銅套起到一定程度的散熱作用。也起到了防止熔化的鋁合金金屬下塌。
本發(fā)明的要點(diǎn)之一，把管子接頭的一端用機(jī)械翻成凹狀，便會(huì)大大增加焊接面，不須采用焊絲，焊縫處不會(huì)有隆起現(xiàn)象。
翻邊的鋁合金管3，翻邊長(zhǎng)度取決于氬弧焊電弧的寬度及焊縫金屬的需求量。經(jīng)過(guò)機(jī)械翻邊后翻邊的外凸處尺寸應(yīng)小于鎢極交流氬弧焊的電弧寬度。本發(fā)明選用鎢極交流氬弧焊，其電弧寬度為3-4mm，所以翻邊接頭的翻邊長(zhǎng)度應(yīng)為3或少于3mm，使之長(zhǎng)度尺寸在電弧寬度內(nèi)，由附圖1可見(jiàn)，新的接頭構(gòu)造，既有常規(guī)接頭的端面焊接面，又增加了凹部凸出部份面的焊接面，使焊接強(qiáng)度的可靠性大大增加。
本發(fā)明采用專(zhuān)用機(jī)進(jìn)行焊接，其機(jī)械運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)，是由設(shè)計(jì)好的程序啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，再由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶，再由同步帶驅(qū)動(dòng)三爪卡盤(pán)6和裝在卡盤(pán)上的銅夾頭5，由三爪卡盤(pán)夾緊被焊管7、8組成的同步機(jī)械運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)。參照?qǐng)D2，該圖為夾住鋁合金管接頭的示意圖，主要表示銅夾頭5與接頭7、8之間的關(guān)連情況。
本發(fā)明在三爪卡盤(pán)6上裝有銅夾頭5。由于銅的導(dǎo)熱系數(shù)大，采用銅夾頭主要是用來(lái)控制焊接時(shí)焊接接頭的熔化量，使熔化的鋁合金正好填滿(mǎn)焊縫，但又沒(méi)有焊縫隆起，起到有效控制焊接熔池的熔量作用。該銅夾頭5被裝在位于三爪卡盤(pán)6上的三爪夾頭4上，須和被焊管緊密接觸，兩銅夾頭之間距離必須保持在8～8.5mm之間。銅夾頭的質(zhì)量和形狀取決于選用電焊時(shí)電流大小，鋁合金管體大小等因素，針對(duì)具體情況經(jīng)大量試驗(yàn)來(lái)確定銅夾頭的具體尺寸。
焊接時(shí)，薄壁小直徑鋁合金管接頭裝配處應(yīng)嚴(yán)防水分、油污、垃圾等什物污染。焊接時(shí)先將兩被焊的鋁合金管按圖1所示對(duì)接好，再由圖2所示的夾頭夾好，然后采用鎢極交流氬弧焊焊接。焊接時(shí)，把焊槍對(duì)準(zhǔn)接頭的中心點(diǎn)，先用28-32安培小電流焊一圈，再用50-55安培大電流焊1-2圈，再用衰減電流焊1/6圈，采用衰減電流可起到保溫作用，使熔池逐漸冷卻，減小應(yīng)力集中。
本發(fā)明可采用PLC自動(dòng)程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。本發(fā)明的接頭構(gòu)造也適用于鋁合金管薄壁的接頭焊接。
權(quán)利要求
1·一種薄壁小直徑鋁合金管焊接的接頭構(gòu)造，其特征在于，待接的兩管連接的接縫處內(nèi)襯一根銅套，且其中一管端翻邊成凹狀或在連接的接縫處設(shè)置一外套的小套管。
2·如權(quán)利要求1所述的鋁合金管的接頭構(gòu)造，其特征在于經(jīng)過(guò)機(jī)械翻邊后翻邊的外凸處尺寸應(yīng)小于鎢極交流氬弧焊的電弧寬度，一般為3或小于3mm。
3·如權(quán)利要求1所述的鋁合金管的接頭構(gòu)造，其特征在于內(nèi)襯紫銅套管的外徑為鋁合金小管的內(nèi)徑尺寸，且在紫銅套上開(kāi)一條縱縫，縫的寬度為0.01～0.5mm。
4·一種如權(quán)利要求1所述的薄壁小直徑鋁合金管的焊接方法，其特征在于具體實(shí)施方法為第一步將待焊管的端面切割平整；第二步將待焊管的一端用機(jī)械翻邊使成為凹狀；第三步加工一小段紫銅套管，作為焊接時(shí)內(nèi)襯套；第四步把持焊管平直一端插入凹部；第五步將組裝好的接頭夾在兩只三爪夾頭上；第六步；焊接時(shí)，采用鎢極交流氬弧焊，在隋性氣體保護(hù)下完成焊接；采用鎢極交流氬弧焊焊接。焊接時(shí)，把焊槍對(duì)準(zhǔn)接頭的中心點(diǎn)，先用28-32安培小電流焊一圈，再用50-55安培大電流焊1～2圈，然后用衰減電流焊小于1圈即成。
5·如權(quán)利要求1所述的鋁合金管的焊接方法，其特征在于它可以采用PLC自動(dòng)程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種薄壁小直徑鋁合金管焊接的新型接頭構(gòu)造和焊接方法。具體地說(shuō)是對(duì)焊接的鋁合金管的一端用機(jī)械翻邊，制成凹狀，將另一根平直鋁合金管插入凹處，內(nèi)部再放置一根紫銅套管，對(duì)其組裝。兩根待焊接的管接頭采用二只銅夾頭緊密夾住，銅夾頭目的在于提高散熱效果及控制鋁合金的熔化量。該新型接頭既增加焊接的面，又不用焊絲，克服了原來(lái)平直對(duì)接焊縫隆起，易產(chǎn)生應(yīng)力集中、氣泡、殘?jiān)⒑复┑热毕?，大大提高了鋁合金接頭的強(qiáng)度和合格率。
文檔編號(hào)B23K9/173GK1778513SQ20041008441
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者茅鵬, 徐國(guó)祥 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)