王紅賓，白 鋼，付春坤

(1.西北工業(yè)大學(xué) 凝固技術(shù)國家重點實驗室，陜西 西安 710072；2.西北工業(yè)大學(xué) 陜西省摩擦焊接重點實驗室，陜西 西安 710072)

汽車空調(diào)壓縮機(jī)吸入管釬焊工藝設(shè)計

王紅賓1，2，白 鋼1，2，付春坤1，2

(1.西北工業(yè)大學(xué) 凝固技術(shù)國家重點實驗室，陜西 西安 710072；2.西北工業(yè)大學(xué) 陜西省摩擦焊接重點實驗室，陜西 西安 710072)

吸入管與壓縮機(jī)連接處的制冷劑泄漏是汽車空調(diào)系統(tǒng)的常見問題，制冷劑泄漏嚴(yán)重影響壓縮機(jī)效率，并增加能耗、污染環(huán)境。在現(xiàn)有釬焊工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實際，設(shè)計和優(yōu)化釬焊工藝參數(shù)，改善釬焊接頭性能，提高焊接質(zhì)量，解決汽車空調(diào)壓縮機(jī)吸入管的泄漏問題。利用UG三維軟件設(shè)計效率更高、更便捷的釬焊工裝夾具，以提高生產(chǎn)效率。

壓縮機(jī)吸入管；泄露；釬焊工藝

0 前言

汽車空調(diào)壓縮機(jī)是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的核心和心臟。制冷劑泄漏是空調(diào)系統(tǒng)最常見的問題，其泄漏的部位通常在壓縮機(jī)與高低壓管的結(jié)合處。制冷劑泄漏對壓縮機(jī)效率的影響很大，容易造成環(huán)境污染。由于汽車運(yùn)行環(huán)境惡劣，空調(diào)在運(yùn)行過程中會受到比較大的震動和沖擊，將加劇制冷劑的泄漏[1]，如果釬焊工藝不當(dāng)、焊接質(zhì)量不好，極有可能造成焊縫處制冷劑泄漏，從而導(dǎo)致汽車空調(diào)系統(tǒng)不能正常工作。

為解決汽車空調(diào)壓縮機(jī)的泄漏問題，在此對釬焊工藝方法、釬焊工裝夾具等進(jìn)行研究、設(shè)計，得到可用于工程實際的釬焊工藝參數(shù)，提高釬焊質(zhì)量，獲得較高的產(chǎn)品合格率，提高原材料和燃料的利用率，降低生產(chǎn)成本，使工廠效益最大化。

1 母材

在全球化的激烈競爭下，在質(zhì)量和成本上對汽車空調(diào)都有更高的要求?？紤]到汽車輕量化和降低成本的要求，結(jié)合鋁合金的各種優(yōu)點，用鋁合金代替銅來加工壓縮機(jī)吸入管，如圖1所示。

1.1 壓板接頭和低壓充注閥

采用鋁合金K70A作為壓板接頭和低壓充注閥的原材料，K70A的力學(xué)性能如表1所示。

表1 K70A力學(xué)性能

1.2 鋁管

選用鋁合金6063-T4作為鋁管的原材料。鋁合金6063-T4塑性變形能力強(qiáng)，容易通過塑性加工獲得所需的形狀；焊接性好，適合釬焊連接；成本低，有利于提高效益。其力學(xué)性能如表2所示。

表2 6063鋁合金拉(軋)制無縫管的力學(xué)性能

2 釬焊方法

火焰釬焊是我國目前應(yīng)用最廣泛的釬焊方法之一。利用可燃?xì)怏w與氧氣在焊炬內(nèi)混合噴出燃燒的火焰將母材金屬加熱到釬焊溫度，然后加入釬劑釬料。

焊接壓縮機(jī)吸入管的接頭時需局部加熱，而且加熱溫度不易控制。因此，焊接壓縮機(jī)吸入管時選用通用性強(qiáng)、操作方便、可進(jìn)行局部加熱、價格便宜的手工火焰釬焊。

3 釬焊工裝夾具

焊接工裝夾具是將焊件準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于焊件進(jìn)行裝配和焊接、保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。在焊接生產(chǎn)中使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的工裝夾具，對于提高焊接質(zhì)量、減輕工人的勞動強(qiáng)度等起著十分重要的作用。

壓縮機(jī)吸入管的釬焊件裝配如圖2所示，焊接壓縮機(jī)吸入管最初使用的工裝夾具如圖3所示。該工裝夾具能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，可用于單件、小批量生產(chǎn)，但是焊接效率低，不能滿足現(xiàn)階段的生產(chǎn)需求。因此必須對該工裝夾具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

優(yōu)化設(shè)計的工裝夾具如圖4所示，它是一個連續(xù)組合工裝夾具，一次可焊接10件，大大節(jié)省了釬焊時間、提高了工作效率。這套工裝夾具不僅能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率高，能夠滿足現(xiàn)階段的生產(chǎn)需要。

圖2 釬焊件裝配

圖3 原始工裝夾具

圖4 優(yōu)化設(shè)計的工裝夾具

4 釬劑和釬料

4.1 釬料

只有正確選擇釬料才能獲得優(yōu)質(zhì)的釬焊接頭，釬料應(yīng)具有合適的熔點、良好的潤濕性和流動性、較強(qiáng)的毛細(xì)作用，獲得的焊接接頭應(yīng)具有一定的機(jī)械性能和物理、化學(xué)性能，必須能夠滿足抗腐蝕性、延展性和導(dǎo)熱性，還要求釬縫顏色盡可能接近被焊金屬。

根據(jù)釬焊對釬料的要求以及壓縮機(jī)吸入管原材料的特點，以保證焊接質(zhì)量、降低焊接成本為原則，采用鋁合金釬料ER4047。鋁基釬料ER4047的漫流性好，獲得的釬縫形狀美觀。

4.2 釬劑

釬劑應(yīng)有適當(dāng)?shù)幕钚詼囟确秶?，在焊料熔化前開始起作用，在釬焊過程中有效地清除氧化膜、降低液態(tài)焊料表面張力。釬劑的熔點應(yīng)低于焊料的熔點，但又不能相差太多。釬劑應(yīng)有良好的熱穩(wěn)定性，其密度小于液態(tài)焊料的密度，能夠均勻地覆蓋在焊料和被焊金屬表面，有效地隔絕空氣。釬劑的殘留物應(yīng)容易清洗，不能析出有害氣體。

采用QJ201釬劑作為釬焊壓縮機(jī)吸入管的釬劑。QJ201熔化速度快，祛除釬縫表面氧化膜的能力強(qiáng)，能夠快速均勻地在釬縫表面鋪展開來，并能獲得較美觀的釬縫。

5 焊炬和焊嘴

5.1 焊炬

焊炬又稱焊槍，是火焰釬焊的主要工具。焊炬的好壞直接影響氣焊的焊接質(zhì)量，因而要求焊炬應(yīng)具有良好的調(diào)節(jié)氧氣與可燃?xì)怏w比例和火焰能率的性能。還要求焊炬輕便，使用時操作方便、安全可靠。

壓縮機(jī)吸入管的直徑小、壁薄，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和釬焊實踐選擇H01-6型射吸式焊炬。

5.2 焊嘴

火焰釬焊的焊嘴是根據(jù)焊炬尺寸、被加熱工件尺寸和選擇的燃?xì)鈦泶_定的。焊接較薄的鋁件時，要選擇比焊接相同厚度的鋼板小一些的焊嘴，否則容易燒穿鋁件。焊接較厚的鋁件時由于其散熱快，要選擇比焊接相同厚度的鋼板大一些的焊嘴。

壓縮機(jī)吸入管為小直徑、薄壁鋁管，選用與H01-6型射吸式焊炬匹配的2號焊嘴。焊接時注意將火焰指向厚度大的一側(cè)進(jìn)行加熱，防止產(chǎn)生工件過熱、燒損等焊接缺陷。

6 釬焊熱源

用氧液化石油氣火焰代替氧乙炔火焰作為釬焊熱源，既節(jié)約成本又提高了焊接質(zhì)量。氧液化石油氣火焰溫度接近實際釬焊溫度，有利于釬焊件均勻加熱。而且氧液化石油氣運(yùn)輸、存儲方便，回火性小，使用安全性高。

焊接時氧氣壓力0.5～0.8 MPa，液化石油氣壓力0.2～0.5 MPa。

7 釬焊工藝流程

釬焊前必須清理焊件表面，將焊縫表面的油污、雜物和氧化膜除凈。將清洗干凈的焊件依次裝配到釬焊工裝夾具上。

點燃焊槍并調(diào)節(jié)火焰為中性焰，用中性焰尾端均勻加熱釬縫。用釬料試探性的觸碰加熱接頭處來判斷接頭溫度，當(dāng)釬料能迅速熔化時接頭即達(dá)到了釬焊溫度，然后掃動焊槍以保持接頭溫度。加熱時要偏重壓板接頭，防止薄管燒損。用火焰外層預(yù)熱釬料，然后用釬料蘸取釬劑并添加到釬縫，用接頭處的熱量使釬料熔化，通過毛細(xì)作用使釬料填充釬縫。不能用火焰直接加熱使釬料熔化。待液態(tài)釬料填滿釬縫后，移開釬料并拉開火焰焰心與焊件的距離。液態(tài)釬料均勻飽滿地填滿釬縫后移去熱源，停止加熱。釬焊接頭應(yīng)在靜止?fàn)顟B(tài)下冷卻，以防止液態(tài)釬料冷卻結(jié)晶時受到振動而影響釬焊質(zhì)量。

8 焊后處理

釬焊后將焊縫表面殘留的焊劑、熔渣清除干凈。焊縫表面應(yīng)整齊、美觀，無氣泡和夾渣現(xiàn)象。

通過氣密性試驗檢驗吸入管各連接部位是否有泄漏現(xiàn)象，防止冷劑泄露。

9 結(jié)論

結(jié)合生產(chǎn)實際對汽車空調(diào)壓縮機(jī)吸入管的釬焊工藝進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果如下：

(1)壓縮機(jī)吸入管以K70A作為壓板接頭和低壓充注閥的材料，鋁合金6063-T4作為鋁管的材料；釬焊方法選擇手工火焰釬焊；用H01-6型焊炬配合2號焊嘴焊接工件。釬焊材料為ER4047鋁硅共晶型釬料和QJ201釬劑；釬焊熱源為氧液化石油氣火焰。

(2)優(yōu)化設(shè)計了工裝夾具，可實現(xiàn)焊件的連續(xù)組合裝配，節(jié)約了釬焊時間，提高了釬焊效率和生產(chǎn)效益。

(3)此釬焊工藝在產(chǎn)品的實際生產(chǎn)中獲得了較好的應(yīng)用效果，提高了產(chǎn)品的可靠性，降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

[1]加藤聰(日).采用空氣循環(huán)制冷機(jī)的ICE客車用空調(diào)[J].國外鐵道車輛，2003，40(4)：21-24.

Design of soldering process for suction pipe in automobile air conditioning compressor

WANG Hong-bin1，2，BAI Gang1，2，F(xiàn)U Chun-kun1，2
(1.State Key Laboratory of Solidification Processing，Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China，Shaanxi Key Laboratory of Friction Technologies，Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China)

The leakage of refrigerants which seriously impact on the compressor efficiency and increase energy consumption and environmental pollution is the common problems of automotive air conditioning system in the place that the suction pipe and compressor connection.Based on the existing brazing process，combining with practices，this paper designs and optimizes brazing process parameters to improve the performance of brazing joint and brazing quality and solve problems that the suction pipe of automobile air-conditioner compressor leaks.Using UG 3D software，designs brazing jig that is more efficient and convenient to improve production efficiency.

compressor suction pipe；leaks；brazing process

TG454

A

1001-2303(2012)07-0080-03

2012-01-19

王紅賓(1987—)，男，河南開封人，在讀碩士，主要從事釬焊與摩擦焊方面的研究工作。