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攻克銅鋁管焊接技術難題 空調廠商獲發展http://www.sina.com.cn 2007年04月13日 11:26 PRNEWS.cn中國商業電訊
山東2007-04-13(中國商業電訊)-- 最近,中國海洋大學材料科學與工程研究院高級工程師趙越表示“我們用了10噸銅,實驗了無數次,才發現與世界權威焊接方法相反的創意才是真正的解決之道,這個創意造就了空調銅鋁連接管這個新型產品。” 趙越所說的是,被稱為世界級難題的、適合于工業化生產的薄壁銅鋁管焊接技術,是空調器連接管鋁代銅的關鍵技術。說它是世界難題并非夸大其詞,不少發達國家研究了多年,工業上只能實現焊接壁厚1.0毫米以上銅鋁管,但比這薄的銅鋁管焊接技術一直沒有突破。“而我們要解決的是,可用于空調器生產的薄壁銅鋁管對接焊問題。” 傳統上,空調產品的制冷管路用的都是銅管。但銅一直是全球性緊缺資源,銅的價格飛漲,已經影響到空調產業的發展。而我國的鋁資源比較豐富,鋁產業也比較發達。因此,空調制冷管路用鋁代銅成為大勢所趨。 用鋁代銅,最關鍵的技術就是銅鋁管對接焊問題。為此,在國內焊接行業頗有名氣的青島市海青機械總廠聯合中國海洋大學,組成了課題攻關團隊,主動承擔起了這項技術的攻關任務。 薄壁銅鋁焊接之所以被稱為世界難題,是有其客觀因素的。銅的熔點是1083攝氏度,鋁的熔點是660攝氏度,這相差400多攝氏度的熔點,形成的結果就是鋁化了,銅可能還只是發軟。更困難的是,鋁還會天然地在表面生成氧化膜,由于制冷管路有潔凈度要求,這層氧化膜不能用添加助劑的方法清除,也很難用物理方法清除,而這層氧化膜的熔點又達2000攝氏度,這三個不同的熔點,致使銅鋁焊接極易形成虛焊甚至焊不上。過去,采用一些特種焊接方法,如爆炸焊、擴散焊、儲能焊、摩擦焊等方法,通過施加焊接助劑,也可以實現銅鋁焊接,但這些方法或者只能完成1.0毫米以上銅鋁管焊接,或者由于成本高、工藝復雜,不適合工業化生產。一些國家嘗試利用銅鋁共晶組織構成焊縫,實現薄壁銅鋁焊接,并為此進行了廣泛的研究,但沒有實現工業化應用。空調制冷管路的管壁非常薄,只有發明新的焊接方法形成薄壁銅鋁管的工業化焊接生產,才能真正實現在空調制冷管路上用鋁代替銅的目標。 “一開始我們遵循著利用銅鋁共晶組織構成焊縫的思路進行實驗,結果發現,由于管壁太薄,共晶組織十分脆弱,因此,焊縫質量非常差,甚至用手一撕就撕下來了。于是,我們便開始尋找全新的創意。”趙越回憶說。 新創意來源于大量的實驗和剖析 課題組采用的焊接方法是通常采用的電阻焊接法,他們開始嘗試不斷地增加壓力參數進行實驗,有的管路焊接起來能撕下來,而有的撕不下來,通過分析,他們發現,凡是能撕下來的,都形成了共晶組織,而撕不下來的卻沒有發現共晶組織。 為什么沒有銅鋁共晶組織的焊縫,反而有效呢?經過深入研究,課題組發現,實際上銅鋁共晶組織是形成虛焊的“罪魁禍首”,薄壁銅鋁管焊接的關鍵是將銅鋁共晶組織從焊縫中清除掉,否則焊縫機械性能差的弱點將暴露無遺,這也是薄壁銅鋁管不容易焊接的真正原因。 弄清了原由,課題組開始了無共晶組織焊接法的研發,經過一年半時間的研究,歷經了數萬次反復實驗,他們對壓力參數、電氣參數、尺寸參數以及材料成分偏差等多種因素都了然于心,終于發明成功了一種全新的焊接法————電阻壓力焊接法,這種焊接法可以在焊接中實現焊縫中無銅鋁共晶組織、銅鋁原子結合,焊縫非常牢固,經過拉伸、彎曲、壓扁等各種機械試驗,都沒有出現任何縫隙。由此,以這種焊接法為技術核心的“銅鋁空調連接管”項目獲得了國家發明專利,并被科技部、商務部、國家質檢總局和國家環保總局四部委聯合確定為國家重點新產品。目前,這一項目正在申請國際發明專利。 青島市海青機械總廠采用薄壁銅鋁管焊接技術生產的“銅鋁空調連接管”投入市場后,由于其銷售價格比銅管降低了一半,加上其性能、使用壽命和安裝方便度都優于純粹的銅管,迅速贏得了空調廠商的青睞,產品供不應求。目前,國內大部分空調企業應用了這一技術產品,韓國、日本的空調企業也開始使用此項技術產品。同時,其產品質量也經受住了市場的檢驗,從2004年投產以來,累計投放市場近600萬套“銅鋁空調連接管”,合格率達100%。 “由此,我們贏得了一個全新的市場。”趙越說,“僅以我國空調市場計算,每年5000萬套的銷售量,意味著每年將有近20億元的銅鋁連接管市場容量,同時還將減少5萬噸的用銅量。”
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