专利名称：薄壁小直径铝合金管焊接接头构造及其焊接方法
技术领域：
本发明属于一种金属材料焊接的接头构造。具体地说，是属于一种薄壁小直径铝合金管焊接的新型接头构造和焊接方法。
背景技术：
目前电冰箱，空调等致冷设备的冷凝系统都是采用紫铜为导管，由于紫铜比重大，价格高，使冷凝系统的生产成本居高不下，如果采用薄壁小直径铝合金管来替代紫铜管，那么，冷凝系统的生产成本便会降低80％以上。因为铝合金的比重仅为紫铜的三分之一，它的单价又比紫铜低1.5倍，也就是说，买一吨紫铜管的金额可用于购买5吨铝合金管。这样便会大大提高利润很薄的电冰箱和空调器等致冷设备的竞争力。
但是薄壁小直径铝合金管替代紫铜管，其中最大的困难是要解决好它的接头焊接问题。解决好接头焊接，最关键的技术之一，是要有一种新型的接头构造，传统上两根小直径铝合金管的接头是平直地将二根管对接在一起。其焊接点只有管子断面一个圈，对接焊时须外加焊丝，焊后的焊接接头隆起严重，易造成应力集中，在承受压力状态下，易产生疲劳裂纹。在焊接时内部不易焊透，易产生气孔与杂渣，一不当心就会焊穿，这种手工焊接很难焊好，而且生产效率也很低。
因此，采用铝合金薄壁小管替代铜管，首要问题是要解决好高质量的管接头焊接问题，要解决好焊接质量问题，其首先要有一种新型接头构造，使其具有最大的焊接面，不用焊丝又不会使焊缝隆起。
发明内容
本发明的目的在于设计一种适合于薄壁小直径铝合金管对接的新型接头构造及其方法，使原来只有一个断面焊接点，变为一个断面和一个平面的焊接点。焊接时不用焊丝，克服了现有技术中存在的焊接接头隆起不平，易产生应力集中，内部不易焊透易产生气孔与杂渣等缺陷，实现了自动化焊接，既提高了焊接质量，又提高了焊接效率，使铝合金管替代紫铜管成为现实。
本发明的目的是通过下列技术手段来实施的首先本发明的焊接接头构造为在所述的两待接铝合金管接缝处内衬一根铜套，且在其中一管端翻边成凹状，或外套一小套管，从而形成焊接接头构造.
具体实施方法第一步将待焊管的端面切割平整。
第二步将待焊管的一端用机械翻边使成为凹状。
第三步加工一小段紫铜套管，作为焊接时内衬套。
第四步把持焊管平直一端插入凹部，使成为本发明的构造。
第五步将组装好的接头夹在两只三爪夹头上，为调节焊池的熔量，专门设计了易散热的三片装在三爪卡盘上的铜夹头。
第六步；焊接时，采用钨极交流氩弧焊，在隋性气体保护下完成焊接。采用钨极交流氩弧焊焊接。焊接时，把焊枪对准接头的中心点，先用20-32安培小电流焊一圈，再用50-55安培大电流焊1～2圈，然后用衰减电流焊小于1圈即成。
其中，上述第二步也可采用外套一小套管于接缝处的方法。
本发明的优点由于新型接头构造大大增加了焊接面积，接头质量可靠性大大提高了，避免了手工焊接易造成接头末焊透，焊缝隆起不平，易造成应力集中，易产生气泡、残渣、及由于热量不易控制造成焊穿等质量问题。由于本发明采用了新型接头构造不须用焊丝，又能实现自动化焊接，使铝合金管替代紫铜管成为现实，既降低了焊接成本，同时也降低冷凝系统的生产成本。
图1，薄壁小直径铝合金管接头构造。
图2，三爪铜夹头示意图。
图3，铜夹头夹铝合金管接头的示意图。
由图1可见，其中，平直端铝合金管1，为经机械翻边的铝合金管3，为紫铜套2，装配时先把待焊管端面切平，然后将平直一端插入到凹部，在二段连接处内衬紫铜套，使之形成新型的接头构造，薄壁小直径铝合金管最常用的管体尺寸；外径为8mm，内径为6.4mm，壁厚为0.8mm。
内衬紫铜套的外径应小于被焊小管的内径，如被焊小管内径为6.4mm，那么紫铜套外径最大为6.4mm，内径为5.4mm，长度为15mm，并在铜套上开一条纵缝，缝宽为0.01～0.5mm。其目的是可适应被焊管内径存在的公差，由于紫铜套的熔点为1080℃，铝合金管的熔点为630℃，所以焊接时既保证了被焊接头内壁平整，又不会和铜套粘焊。同时，紫铜套起到一定程度的散热作用。也起到了防止熔化的铝合金金属下塌。
本发明的要点之一，把管子接头的一端用机械翻成凹状，便会大大增加焊接面，不须采用焊丝，焊缝处不会有隆起现象。
翻边的铝合金管3，翻边长度取决于氩弧焊电弧的宽度及焊缝金属的需求量。经过机械翻边后翻边的外凸处尺寸应小于钨极交流氩弧焊的电弧宽度。本发明选用钨极交流氩弧焊，其电弧宽度为3-4mm，所以翻边接头的翻边长度应为3或少于3mm，使之长度尺寸在电弧宽度内，由附图1可见，新的接头构造，既有常规接头的端面焊接面，又增加了凹部凸出部份面的焊接面，使焊接强度的可靠性大大增加。
本发明采用专用机进行焊接，其机械运行自动控制系统，是由设计好的程序启动步进电机，再由步进电机驱动同步带，再由同步带驱动三爪卡盘6和装在卡盘上的铜夹头5，由三爪卡盘夹紧被焊管7、8组成的同步机械运行自动控制系统。参照图2，该图为夹住铝合金管接头的示意图，主要表示铜夹头5与接头7、8之间的关连情况。
本发明在三爪卡盘6上装有铜夹头5。由于铜的导热系数大，采用铜夹头主要是用来控制焊接时焊接接头的熔化量，使熔化的铝合金正好填满焊缝，但又没有焊缝隆起，起到有效控制焊接熔池的熔量作用。该铜夹头5被装在位于三爪卡盘6上的三爪夹头4上，须和被焊管紧密接触，两铜夹头之间距离必须保持在8～8.5mm之间。铜夹头的质量和形状取决于选用电焊时电流大小，铝合金管体大小等因素，针对具体情况经大量试验来确定铜夹头的具体尺寸。
焊接时，薄壁小直径铝合金管接头装配处应严防水分、油污、垃圾等什物污染。焊接时先将两被焊的铝合金管按图1所示对接好，再由图2所示的夹头夹好，然后采用钨极交流氩弧焊焊接。焊接时，把焊枪对准接头的中心点，先用28-32安培小电流焊一圈，再用50-55安培大电流焊1-2圈，再用衰减电流焊1/6圈，采用衰减电流可起到保温作用，使熔池逐渐冷却，减小应力集中。
本发明可采用PLC自动程序控制实现自动焊接。本发明的接头构造也适用于铝合金管薄壁的接头焊接。
权利要求
1·一种薄壁小直径铝合金管焊接的接头构造，其特征在于，待接的两管连接的接缝处内衬一根铜套，且其中一管端翻边成凹状或在连接的接缝处设置一外套的小套管。
2·如权利要求1所述的铝合金管的接头构造，其特征在于经过机械翻边后翻边的外凸处尺寸应小于钨极交流氩弧焊的电弧宽度，一般为3或小于3mm。
3·如权利要求1所述的铝合金管的接头构造，其特征在于内衬紫铜套管的外径为铝合金小管的内径尺寸，且在紫铜套上开一条纵缝，缝的宽度为0.01～0.5mm。
4·一种如权利要求1所述的薄壁小直径铝合金管的焊接方法，其特征在于具体实施方法为第一步将待焊管的端面切割平整；第二步将待焊管的一端用机械翻边使成为凹状；第三步加工一小段紫铜套管，作为焊接时内衬套；第四步把持焊管平直一端插入凹部；第五步将组装好的接头夹在两只三爪夹头上；第六步；焊接时，采用钨极交流氩弧焊，在隋性气体保护下完成焊接；采用钨极交流氩弧焊焊接。焊接时，把焊枪对准接头的中心点，先用28-32安培小电流焊一圈，再用50-55安培大电流焊1～2圈，然后用衰减电流焊小于1圈即成。
5·如权利要求1所述的铝合金管的焊接方法，其特征在于它可以采用PLC自动程序控制实现自动焊接。
全文摘要
本发明属于一种薄壁小直径铝合金管焊接的新型接头构造和焊接方法。具体地说是对焊接的铝合金管的一端用机械翻边，制成凹状，将另一根平直铝合金管插入凹处，内部再放置一根紫铜套管，对其组装。两根待焊接的管接头采用二只铜夹头紧密夹住，铜夹头目的在于提高散热效果及控制铝合金的熔化量。该新型接头既增加焊接的面，又不用焊丝，克服了原来平直对接焊缝隆起，易产生应力集中、气泡、残渣、焊穿等缺陷，大大提高了铝合金接头的强度和合格率。
文档编号B23K9/173GK1778513SQ20041008441
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者茅鹏, 徐国祥 申请人:上海工程技术大学