銅鋁連接管溢膠長度對氣密性的影響

叢培良

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

2021年一季度，全球重要產銅國智利因受新冠疫情影響，導致銅的價格一升高，銅價已是鋁價的4 倍左右；在家用空調器的換熱器組件中，銅管的成本占比達到73 %，鋁箔成本占比達22 %，剩余5 %為其他輔料；具資料顯示，2020年1 ～8月全國家用房間空氣調節器產量13 887.9 萬臺[1]，產量十分龐大；所以開發全鋁換熱器是最容易降成本的，如開發全鋁換熱器，那么就需要使用銅鋁連接管替代銅管連接，這樣可不但實現成本節約，同時還可實現節能環保[2]。

1 銅鋁連接管原理及存在問題

1.1 銅鋁連接管結構介紹

銅鋁連接管是用來連接鋁制換熱器與銅制管路的過渡管，組件是由一根銅管、一根鋁管通過電阻焊的方式焊接在一起，在焊點位置涂上一層熱熔膠用于密封，在熱熔膠外再套上一段約30 mm 長的熱縮套管用于加強密封性，如圖1 所示。

圖1 銅鋁連接管結構圖

1.2 銅鋁連接管生產工藝流程

銅鋁連接管生產工藝流程：銅管/鋁管下料銅→鋁管自動焊接→清理焊瘤→氣密性檢驗→套熱縮管→烘烤熱縮管→包裝→入庫。詳細工藝流程圖2 所示。

圖2 銅鋁連接管生產工藝流程

1.3 銅鋁連接管存在的問題

銅具有比鋁更好的電與熱特性,表1 為銅和鋁的材料的特性對比表[3]，從表中可看出，銅的熱導率比鋁高73 %左右，熔點約是鋁的2倍，其他各種參數也比鋁的好。在同等條件下，對空調器換熱組件進行焊接，焊接的溫度足以讓熱縮套管內的熱熔膠二次受熱融化，二次受熱后的熱熔膠會沿著管路流出，那么熱熔膠溢出多少距離會影響銅鋁連接管的氣密性，下面針對這個問題展開研究。

表1 銅與鋁的材料特性

2 銅鋁連接管氣密性實驗

2.1 實驗準備

準備18 根銅鋁連接管，已3 根為一組，共分成6組，每組的分別讓熱熔膠溢出長度為5 mm、10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm，如圖3 所示。

圖3 不同長度的熱熔膠

2.2 銅鋁連接管氣密性實驗方法

采用快速接頭對銅鋁管的兩端進行密封，通過一端向試樣內通入3.9 MPa（表壓）的高壓氮氣，浸入水中保壓5 s，無氣泡產生，則視為銅鋁連接管無泄漏。

2.3 銅鋁連接管耐壓性實驗方法

銅鋁連接管經4.9 MPa 水壓，保壓5 min，管材表面不應有任何滲漏以及肉眼可見的永久性變形（膨脹）現象；緩慢加壓在10.0 MPa（表壓）壓力下，保壓3 min,管路不得出現滲漏和開裂現象，再對試樣通入1 MPa 的氦氣進行檢漏，接頭處不得有泄漏產生，視為銅鋁連接管無泄漏；如圖4 所示。

圖4 對銅鋁連接管進行氣密性、耐壓性實驗

3 銅鋁連接管實驗結果

按照實驗方法對六組管路進行氣密性、耐壓性實驗檢測，表2 為六組管路的實驗結果，由表2 我們可以清楚的看出，銅鋁連接管內的熱熔膠在二次受熱冷卻后，溢膠長度在30 mm 范圍內，銅鋁連接管的氣密性和耐壓性測試結果均無異常，表明銅鋁連接管內的熱熔膠溢出長度在30 mm 內，不會對管路密封性造成影響。

表2 各組銅鋁連接管實驗結果

圖5 濕布夾子工裝

4 銅鋁連接管生產保護

經實驗驗證，雖然熱熔膠溢出長度在30 mm 范圍內無泄漏的情況發生，但是為了空調器的可靠性、穩定性，在管路焊接時，仍需對銅鋁連接管進行保護，如自制使用濕布夾子工裝，通過水冷卻的方式，有效降低熱熔膠二次受熱的溫度，從而降低熱熔膠的溢膠長度，進一步保證銅鋁連接管的密封性、可靠性。

5 總結

從資源、成本、材料回收等多個領域評估，鋁都將是未來代替銅的大勢所趨。那么在實際生產操作時，在焊接完畢后，需對銅鋁連接管進行自互檢，要求二次冷卻后的熱縮套管內無鼓包、氣泡等現象，同時要保證熱熔膠溢膠長度低于30 mm，即可初步判定銅鋁連接管可正常使用；待充灌冷媒后，對銅鋁連接管部位再次進行電子檢漏，確保無泄漏后，空調器才可正常進行生產。