制冷行業殼管換熱器紫銅管脹接工藝研究

瞿建銀

南京天加環境科技有限公司 江蘇南京 210000

隨著社會的發展，居民的生活越來越好，人們對居住、出行、消費場所的舒適性要求也越來越高，中央空調行業也迎來的很大的發展。換熱器作為中央空調四大件之一，質量的好壞直接決定了中央空調的可靠性。而換熱器的生產過程中，換熱管與管板之間的連接可靠性對換熱器質量起決定性的作用[1]。

目前中央空調用換熱器換熱管與管板的脹接都是采用綜合成本比較低的機械脹接，主流廠家大部分選擇氣動脹管機或者電動脹管機作為驅動裝置[2]。氣動脹管機對氣體壓力以及流量的要求比較高，氣動脹管機前一般都會設置緩沖罐以及壓力報警裝置來保障氣源供應。電動脹管機相對于氣動脹管機使用比較方便，插電即可以使用，使用過程中基本沒什么噪音，但是脹接效率要低于氣動脹管機。下面用機械脹接進行各種脹接試驗，找出可靠的紫銅管脹接工藝。

1 機械脹接密封原理

機械脹接時，通過脹管機旋轉驅動脹管器脹珠擴張，使管子口徑變大，發生塑性變形，最終緊緊的貼合在管板孔壁上。同時，由于脹管器脹珠的擴張管孔直徑也會隨之變大，從而發生彈性變形。當脹管器退出后，作用在管口的外力消失，管孔需要回彈，但是發生塑性變形的換熱管仍然保持擴大后的狀態，這樣管孔內壁與換熱管之間就產生了相互作用力，從而將兩者緊緊連接在一起，如圖1所示。

圖1 脹接后管子與管板連接

2 工藝試驗驗證

（1）為了降低生產成本，起初我們采取管板不開槽但管子與管板之間涂抹密封膠的方式來進行脹接試驗，管板厚度32mm，銅管規格一組為19×1．18mm，一組為25．4×1．18mm，脹接長度比管板厚度小3毫米。脹接減薄率實際測量在6%-7．5%之間。脹接完以后，待密封膠水達到2小時的固化時間以后，分別對兩組容器進行氣壓試驗檢漏（壓力3．22MPa），兩組管頭都出現多根泄漏，無法保證脹接密封性。

（2）第一種工藝失敗后，我們又進行了管板開槽（國標363標準槽）但管頭不涂抹密封膠水的脹接試驗。同樣管板厚度32mm，銅管規格一組為 19＊1．18mm，一組為 25．4＊1．18mm，脹接長度比管板厚度小3毫米。脹接減薄率實際測量在6%～7．5%之間。脹接完以后，待密封膠水達到2小時的固化時間以后，分別對兩組容器進行氣壓試驗檢漏（壓力3．22MPa），兩組管頭同樣都出現多根泄漏，無法保證脹接密封性。

（3）第二種工藝也失敗后，最后我們采取了管板開槽（國標363標準方槽）并且管頭涂抹密封膠水進行脹接試驗。同樣管板厚度32mm，銅管規格一組為19×1．18mm，一組為25．4×1．18mm，脹接長度比管板厚度小3毫米。脹接減薄率實際測量在6%-7．5%之間。脹接完以后，分別對兩組容器進行氣壓試驗檢漏（壓力3．22MPa），兩組管頭未發現泄漏情況（鹵素檢也未發現泄漏）。

最后，為了驗證管子的抗拉脫力，我們按照上面的第三種脹接工藝做了脹接試件進行抗拉脫試驗，試驗結果見圖2（由于操作原因，每種規格只測了其中6個），試驗參數見圖3。試驗結果完全滿足強度脹接抗拉強度大于等于4MPa的要求[3]。

圖2 管頭拉脫試驗結果

圖3 管頭拉脫試驗數據

3 實際工藝在生產中的應用

脹接前，我們在管子的兩端涂抹密封膠水，保證膠水完全覆蓋整個管周長方向。然后任意選取5個不同的管頭進行脹接減薄率測試（按照壁厚減薄率4%-7%控制），調節好合適的脹接參數后進行脹接。脹接順序由下往上進行，左右按順序進行脹接，不得跳脹。

脹接前需要準備兩套規格相同的脹管器用于交替使用（30-40個管頭交替更換一次），換下的脹管器在清洗劑中清洗及冷卻。另外，每根管子脹接前都會涂潤滑劑用于脹接過程的潤滑。

4 結語

經過我公司多年的使用驗證，管孔開槽加涂抹密封膠水的脹接工藝結構可以很好的滿足脹接抗拉強度及管頭密封要求，常年脹接泄漏率小于100ppm，極大的保障了產品質量的可靠性以及生產效率。