銅鋁接頭電阻焊中銅管縮口的工藝改進(jìn)

申建軍

（寧波辰佳電器有限公司 浙江寧波 315336）

1 引言

制冷產(chǎn)品中的制冷系統(tǒng)一般由壓機(jī)、冷凝器、干燥過濾器、毛細(xì)管和蒸發(fā)器、回氣管等制冷零部件和管路零部件連接組成的。在生產(chǎn)過程中，需要將這些零部件的端口首尾連接裝配，形成即不堵塞又不泄漏的接頭，形成使制冷劑暢通無阻的內(nèi)部潔凈的整體循環(huán)回路，這是決定制冷產(chǎn)品性能優(yōu)劣的基礎(chǔ)。其中，管路管口之間的連接和焊接是產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。

目前，鋁管用作蒸發(fā)器管子已經(jīng)較為普遍。由于蒸發(fā)器的兩端分別要和毛細(xì)管和壓機(jī)相連，毛細(xì)管和壓機(jī)上的出管是由銅材料制成（便于實施接頭的釬焊焊接），因此鋁制的蒸發(fā)器的兩端需要連接一段銅管來過渡，這段銅連接管分別與毛細(xì)管和壓機(jī)上回氣孔出管進(jìn)行釬焊。實際產(chǎn)品中蒸發(fā)器鋁管的兩端與銅管連接后，一般采用電阻焊的工藝方法形成銅鋁接頭。

2 存在的問題

在銅鋁接頭的電阻焊中，銅管和鋁管的外徑是一樣的。一般的，鋁管的內(nèi)外徑不變，將銅管的管端縮口，形成一段圓柱面和一段圓錐面，縮口部分的圓柱面外徑可以插入未縮口鋁管的內(nèi)徑中。實施焊接時，先將待焊的銅管和鋁管的管端插在一起（見圖1），分別放置在預(yù)先制成的相距5～6mm的兩組焊接模具中，焊接模具即起到對焊接管子定位和夾持，又導(dǎo)電加熱形成電阻焊接。焊接時，兩組焊接模具帶著管子靠近（靠近的距離即焊接的長度），然后進(jìn)行加熱，銅管的圓錐面和鋁管的接觸面熔化為一體，形成電阻焊焊接的銅鋁接頭。

對于銅連接管，每臺產(chǎn)品至少2根，從成本控制的經(jīng)濟(jì)性考慮，只要其起到過渡連接作用又不使兩端的焊口相互影響就行，一般情況下都盡可能的短，尺寸在100mm左右。在使用縮口機(jī)對其縮口時，需先用手握住，再將管子伸進(jìn)縮口機(jī)的孔口中進(jìn)行縮口。見圖2（縮口機(jī)未畫出）。

由于管子比較短，手持的長度約在40～50mm，只有2～3個手指頭能夠握住。管子直徑較小，長度較短，手握用不上力；管子方向上，握持管子的空間方向與縮口機(jī)縮口的中心線不容易取得一致；縮口開始時的振動較大，縮口數(shù)量多的時候容易使操作者產(chǎn)生疲勞[1]。這些縮口操作中的不利因素都會對縮口質(zhì)量造成影響，可能導(dǎo)致：（1）圓錐面徑向不連續(xù)光滑；（2）圓錐面軸向尺寸即縮口長度不一致；（3）圓錐面與管子的軸線不平行，縮口部分偏斜不對稱。見圖3（縮口缺陷）中的（1），（2）和（3）。其中（1）和（2）是正確的（左）和有缺陷的（右）的比較。

根據(jù)電阻焊原理，只有鋁管和銅管充分均勻接觸，電流通過時，才能夠在接觸面間產(chǎn)生足夠的熱量熔化銅鋁材料，焊出良好的接口。因此縮口外形上的質(zhì)量問題會導(dǎo)致和鋁管內(nèi)徑的接觸不充分，不連續(xù)或不均勻，從而影響焊接質(zhì)量，如產(chǎn)生焊口泄漏等。

圖1 焊接示意圖

圖2 縮口示意圖

圖3 縮口對比圖

圖4 管端縮口工裝分解圖

圖5 改進(jìn)后的操作示意圖

圖6 使用工裝后同樣銅管的縮口效果

3 工藝改進(jìn)

以上問題中，縮口的圓錐面與管子的軸線不平行對于電阻焊接質(zhì)量的影響是最大的。在實際操作時，要保證縮口部分與縮口機(jī)縮口軸線一致，僅用手工靠目測也很難做到。全面解決以上問題，要進(jìn)行工藝的改進(jìn)，設(shè)計并制作合理、合適、合用的輔助工裝，借助于工裝來保證縮口質(zhì)量。

這個工裝主要要考慮到以下幾點(diǎn)：

（1）通過精確可靠的導(dǎo)向保證被縮口管子的中心線與縮口機(jī)縮口軸線一致。

（2）設(shè)計一個合適的把手，即能夠套持住管子，又要與管子的軸線一致，即把手在導(dǎo)向套中也要被定位。

（3）這個把手有合適的直徑和外形，用手握起來較舒適，能夠用上力[2]。

經(jīng)過設(shè)計、試制、試驗和改進(jìn)，我們制作了如圖4所示的管端縮口工裝。

圖4為分解圖。輔助縮口工裝由導(dǎo)向套和把手兩個零件組成。導(dǎo)向套通過其上的圓柱定位與縮口機(jī)內(nèi)軸線保持一致，使用原螺釘固定在縮口機(jī)上；導(dǎo)向套中心孔中插入管子，導(dǎo)向套中心孔的內(nèi)徑與管子的外徑為間隙配合，最大間隙0.12mm，最小間隙0.08mm，保證管子在導(dǎo)向套中順利進(jìn)出，同時又不至于松動；把手前端的外表面可以伸入導(dǎo)向套內(nèi)，與導(dǎo)向套內(nèi)徑配合間隙0.06～0.08mm，起到定位作用；把手前端的圓錐形孔，可以將管子的外徑局部套牢；把手的部分直徑20mm，長度120mm，用手可以比較舒適和可靠握住。見圖5。

圖5為改進(jìn)后的操作示意圖。操作時，先將管子插入導(dǎo)向套中，然后用把手頂住管子向前推，把手的頭部進(jìn)入導(dǎo)向套中被定位，停留3秒鐘，撤開把手，取出管子即可。

4 改進(jìn)效果

通過實際使用證明，這是一個操作者樂于接受的、實用有效的改進(jìn)。借助于這套工裝，銅管縮口外形質(zhì)量顯著提高，操作者也減輕了勞動疲勞強(qiáng)度；改進(jìn)后的生產(chǎn)節(jié)拍沒有延長，還是5秒鐘左右，平均每分鐘12根，達(dá)到了預(yù)期改進(jìn)目標(biāo)。圖6為使用工裝后同樣銅管的縮口效果。

5 結(jié)論

通過對銅管縮口工藝改進(jìn)的實踐，至少可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）此改進(jìn)有效解決了被縮口管子的中心線與縮口機(jī)縮口中心線一致性的問題，比起僅手工的縮口，管子的空間方向由工裝保證，得到的結(jié)果的一致性和可靠性都在工裝的精度范圍內(nèi)。在大批量生產(chǎn)中，一致性和可靠性的問題還是需要研制工裝解決。

（2）利用專用輔助工裝來“套持”被縮口管子，改善了人手直接握持直徑較小長度較短的管子的困難狀況，更符合人機(jī)工程要求。操作者也樂于接受這樣方式，有效保障了管子縮口的有效長度和表面光滑性。

（3）由于管子縮口的規(guī)范，為銅鋁接頭的電阻焊接打下良好基礎(chǔ)。在實際中，銅鋁接頭的電阻焊接的焊漏率下降了8%左右。

（4）這一工裝為實現(xiàn)縮口的自動化打下了基礎(chǔ)，可以進(jìn)一步研發(fā)一種自動化的縮口設(shè)備，實現(xiàn)管子縮口的自動化，節(jié)省寶貴的人力資源。

（5）實際操作中，由于不同操作者的責(zé)任心和技能的不同，還會出現(xiàn)由于操作用力不夠和時間不夠?qū)е陆档蛯嶋H效果的問題，還需要配合現(xiàn)場監(jiān)督和對操作者的培訓(xùn)。

[1]王東華,高天一.工業(yè)工程第一版.北京：清華大學(xué)出版社,北京交通大學(xué)出版社 2007,173

[2]成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002,1-512