制冷設備中銅管接頭設計實驗材料及方法

1、制冷設備中銅管接頭設計實驗材料及方法從實際屁用中得出T在缽給制冷管路系統(tǒng)中，除了與壓縮機連接的匱路接點在冰帶運輸過崔中受力校大外，H：余晉略部件貝嫌受輕微住動和冷熱交變噴力.在楣環(huán)過程中制冷劑在管路系統(tǒng)中某一位置的壓力是固定的，壓力范圍0-0.3Mpan皆路犧點在冰箱運打過程中受力很小，系統(tǒng)對接頭強度耍求不高*所以實驗對該鋼-鋁訂接頭首先要帆證密封性和使用壽命強度播標不懸重點考慮.2.1冥驗材料與試驗方案211實驗材料實驗材科為顒銅門（銅管輕劃）打純鋁b（鋁管910x1）.試驗前.光用耙碳化趙砂紙燉鉗管、別轉(zhuǎn)進行打懈，然后進行代學處理.去除表面油河、軋化膜等用酒精擦拭疳，吹干裝袋封LKK

2、9;PTUl'J性能指標見表21，L2的性能指標見表?刖S2.1嚴慟（軟態(tài)）的性能*S標牌號代號幣度熱掙率熔點抗檢強度伸悵串/gcm'3/WmK，1/r/MPa/%C10200TU28.943911083196-25350裘2.2L>（遇火侖】的性能惰標牌號熔點沸點密度熱導率抗拉強度Ob罐度rc/g-cm'3W-mK'1jTIPa/HB106。66020C02.71D222.d80-11015-25實驗方案木論文實驗研究上翌內(nèi)容分丸三部分：-嗣鉗釬焊接的工藝設計：嗣鋁釬焊接茨的性能測試：三銅出接頭的生命周期能圮分析.實驗整體設計方案如閤工1調(diào)整參數(shù)Cu-A

3、l釬焊接頭Cu-Al僉屬試樣釬焊性能刮試滿足圖2.1實驗方案2.2釬焊接頭的制備釬料的選擇選擇釬料時應考慮以卜兒條°4】：1）盡雖選擇與序材主成分相同的釬料：2）釬料的液相線要低于母材固相線至少40-50C,鋁銅相圖如圖,2所示圖2.2Cu-Al狀態(tài)圖3）釬料的熔化區(qū)間耍窄，即該釬料組成的國相線與液相線之溫度差耍盡可能的小，否則將引起工藝上的困難，溫度差過大還易引起溶蝕：4）釬料中的某一重要組元應能與母材產(chǎn)生液態(tài)互溶，固溶或固液異分化合物的相互作用，從而能夠形成牢固的結(jié)合。一般情況下,避免選擇釬料中某一重要組元與母材形成固液同成分化合物的釬料:5）釬料的上要成分與母材的上成分在尤索周

4、期表中的位置應十盡呈靠近，這樣的釬料引起的電化學腐蝕較小,也即接頭的抗腐蝕性好:6）在釬焊的溫度卜釬料的主耍成分應具右較高的化學穩(wěn)定性，即具右較低的蒸氣和低的氧化性.以免釬焊過程中釬料成分發(fā)生改變：7）釬料垠好具仃良好的成形加工性能，以便能制成絲、悴、片、箔、粉等型材。然而，只仃少數(shù)情況卜，上述要求才能在一種釬料上得到完全滿足，例如用Si共晶釬料釬焊鋁母材.多數(shù)情況則不能全面做到,因為元索的熔點、性能、周期表上的位置以及和其它元索的相關(guān)系都是周定的.無法改變.只仃就可能的搭配進行選擇。對于斤種金屬的釬焊，顯然釬料與母材上成分相同的要求無法滿足。對于鋁銅釬焊，常選擇錫介金、鋅介金和鋁合金作釬料.

5、因為錫介金即能用于鋁鋁釬焊,也能用于銅銅釬焊，與銅基體和鋁基體都有一定的結(jié)合強度.焊接溫度低.接頭導電性優(yōu)良，瓦缺點是接頭抗腐濁性較差，且焊接時使用腐諛性且易吸潮的釬刑，若清洗不凈.將加快接頭的腐蝕，該釬列在焊接時放出氣體，因而還會在焊縫中產(chǎn)生氣幾】。鋅合金中，Zn與Cu、與AlZ間均右較大互溶度，而且Zn和A1的電極電位相近，接頭的抗腐蝕性能較好，且焊接時祀合中溫無腐蝕性釬劑使用，該釬劑不會導致接頭腐蝕加劇，焊接時也不放出氣體：鋁銅釬悍用鋁合金上要是鋁硅共晶合金，該合金是鋁鋁釬焊彊常用的材料，右時也用于鋁銅釬焊,使用該釬料釬焊鋁銅時因接頭中大圮的鋁銅金屬間化合物的生成其釬焊強度較低，且由于其

6、焊接島溫較高.操作時易導致鋁"材過燒6】故本實驗采ER4047型A1S釬焊絲（其化學成分見表2.3所示）。表2.3ER4047型AlSi釬焊絲的化學成分（wt%）令金元素AlSiMgFeCuZnMn含尿（Wt%）余雖12<0.10<0.80<0.30WO.20WO.15釬焊接頭搭接長度的設計本設計采用鋁包銅的擴口管插接形式.對于異種材料的釬焊連接.如圖2所示的18管套接接頭，其搭接長度可按卜式2.1汁算【切：-：j5Dxx圖2.3園管套接接頭X=（2.1）tD式中d內(nèi)管的外徑：5一一內(nèi)管的壁厚：X一一搭接長度（mm）：Y安全系數(shù)（一般情況卜為45）：巧一一母材的抗拉

7、強度：r一一釬料的抗剪強度：帶入相關(guān)參數(shù)（見表2.4）得X（見表2.5）表2.4材料與釬焊有關(guān)的性質(zhì)CuAlAl-Si熔點C1083660577抗拉強度/MPa29069100線膨脹系數(shù)16.42420抗剪強度N/68表2.5Cu-AI釬焊接頭搭按長度X的估算伯Y=4Y=5銅管X=14.926mmX=1S.65Smm鋁管X=3.551nmX=4.439nn公式2.1是在釬焊接頭的承載能力時比較實用而實際應用中,在冰箱制冷管路系統(tǒng)中，除了號壓縮機連接的管路接點在冰箱運輸過程中受力較人外，爆余管路部件只承受輕微統(tǒng)動和冷熱交變應力.在循環(huán)過程中制冷劑在管路系統(tǒng)中某一位置的壓力是固定的，壓力范IM0-

8、0.3Mpao管路接點在冰箱運行過程中受力很小，系統(tǒng)対接頭強度要求不高。所以銅一鋁管接頭也是只承受輕微敦荷，并根據(jù)制冷系統(tǒng)（除與壓編機連接的部分）銅鋁管應用展量要求石出銅鋁管接頭首先要保證密封性和使用壽命,強度指標不必重點考慮.而我們上而的公式是在釬焊接頭的承載能力時比較實用，所以我們設計時進行合理的調(diào)整，設計釬焊接頭搭接長度為3nm,5nm,7mm,10nino接頭間隙的確定根據(jù)釬焊簡明于冊釬焊溫度卜接頭何隙的推存值表2.（5所示厲）：表2.6釬焊溫度下接頭間隙推薦伯釬料類別接頭間隙（価）備注Al-Si搭接長度小于063nm搭接長度大于0.63m由于焊接材料為鋁管、舸管，接頭形式為插接，銅與

9、鋁的熱膨脹系數(shù)差斤妙響很大，所以就必須考慮釬焊溫度卜間隙的變化情況，要通過調(diào)整'卷溫卜的間隙，使英在仟悍溫度下達到所需要的何隙值，對十這類問題的求解，可用式2.2進行計算:A7他-q）（2.2）式中/“一間隙的變化雖（）：D接頭的正常直於（）：A7釬焊溫度與簾溫Z差CC）：5內(nèi)部零件的熱膨脹系數(shù)CC）：5外部零件的熱膨脹系數(shù)（°C）帶入相W參數(shù)得CD=0.03nm>0所以選用推存釬焊溫度的卜限進行釬焊，但是我們選用的釬料為鋁基釬料釬焊純鋁，由于釬料與母材為同基的材料,釬焊期何釬料與鋁母材的相互作用很強,因此需要采用相對較大的間隙值.本實驗取間隙值価2.3基于綠色設計理論

10、與方法的Cu-AI接頭設計設計釬焊接頭搭接長度為3nn,5m,7mm.10nn.間隙值采用火焰釬W的方広制備嗣鋁焊接接頭。采用氧乙塊火焰釬悍方式進疔釬焊時，釬焊過榨中加熱要均勻，火焰加熱時何要盡雖縮矩，若條件允許，十釬縫金屈凝戰(zhàn)后，盡可能使其快速冷卻至電溫。2.4試驗分析方法根抑:質(zhì)園要求看出銅一鋁管接頭首先要保證密対性和使用壽命，強度指標不必重點考電。所以，此實驗上要針對一種銅鋁釬悍接頭的不同搭接長度而進行質(zhì)雖評價.插接長度分別為：3負，5価，7nm024.1鋁銅釬焊外接頭觀檢查分析銅鋁管焊接后,接頭處內(nèi)外表面應光滑,無砂眼，氣孔及附著物,鋁管端面無明顯變形。24.2接頭的金相分析試驗截取3

11、nm,5nm7nm,10搭接長度搭接接頭的搭接能部，進行金相分析。24.3鋁銅釬焊接頭力學性能測試根GB/T228-2002金屆材料室溫拉伸實驗方法中的要求在合金鍛坯或軋制線材上取樣使用萬能試驗拉伸機（島»AG-10TA）對Cu-Al接頭在室溫卜的力學性能進行測試.試驗前須將炸縫處上下表Ifil燒平,使其與樸材部分平齊以避免接頭應力集中対測試結(jié)果產(chǎn)生不利影響"同時.將試樣中尖銳部分惻滑處理。對試樣釬焊后所得的悍接接頭進行了勢切試驗，將試樣夾持在電f力能試驗機的夾具上，隨著爪力的增加，試樣發(fā)生斷裂記錄下壓斷所需的壓力，再根據(jù)試件的截面枳換算出剪切強度。觀察試樣的斷裂位置，進而

12、評定焊縫的性能。24.4鋁銅釬焊接頭氣密性的測定用高壓氣體對銅鋁管焊接接頭進行氣密性和耐壓性測試。實際應用中.制冷管路系統(tǒng)運行匸作床力為0O3MPm,耍求鋁銅連接管的制壓能力應超過3MP檢測指標：木測試進行時，將接頭放入水中，將測試氣壓逐漸調(diào)高至3MPa保壓10分鐘，觀察右無漏氣現(xiàn)彖。24.5鋁銅釬焊接頭交變載荷試驗1熱交變檢測將銅鋁管置f±50*C環(huán)境中術(shù)環(huán)50周期，毎網(wǎng)期10分鐘.檢測指標：實驗后.檢測泄霍.?壓力交變檢測用3Mp的壓縮空氣使銅鋁管快速増壓,而后泄壓,循環(huán)50周期每周期1分鐘.檢測指標：實驗后，檢測泄亦。246接頭的抗腐蝕性研究制冷設備在實際使用過程中,銅-鋁管接

13、頭經(jīng)常處于潮濕環(huán)境。因此銅一鋁管釬焊接頭必須能夠滿足苛刻條件卜的使用耍求。其中關(guān)鍵的、也是不可避免的是接頭要逍受環(huán)境的腐蝕破壞，其耐蝕性能好壞可能會形響其在使用過程中的性將焊接后的試樣從中間剖開，試樣上要取焊接部位。封樣時在銅一瑙焊接導線,試樣周圍采用乙酸酯進行封樣.封樣后進行打磨和拋光處理.耐蝕性能的評價來用3.5%的氯化鈉潘液，試驗的方広繪采用金浸的方法，首先將試樣浸在浴液中.浸泡2小時后進行線性極化測試.過4.6小時分別進行線性極化測試.以后每大測試一次，如此反復進行，觀察銅一鋁管接頭的腐蝕規(guī)律試驗。裝置如圖2.4所示.圖2.4CHI600C裝3i圖247鋁銅釬焊接頭回收性測試電解是指在一定外加電壓卜，將直流電流通過電解池，在兩極分別發(fā)生的氧化反應和還原反應的電化學過程。電解質(zhì)溶液導迫和金屈導電