空调系统工艺管新型封口工艺研究及应用

空调系统工艺管新型封口工艺研究及应用

 代咪咪

  珠海格力电器股份有限公司     广东珠海 519000

摘  要：为提高空调产品总装生产线效率，首次将φ8工艺管引入整机系统。新型工艺管在运行测试、灌注、抽真空等关键工序发挥了重要作用。然而新型工艺管由于管径较大，传统封口方式已不能满足操作要求。现开发一种气动封口工艺，即对工艺管管口先进行气动压紧，然后采用一次钎焊封堵，从而实现密封目的。新型气动封口工艺经脉冲实验、水压实验和金相实验全面评估，结果显示封口可靠性较高。为空调系统工艺管封口和结构设计提供了参考。

关键词：φ8工艺管；密封；可靠性

Research and Application on New-style Sealing Process of Air Conditioning System Process Tube

Dai Mimi  

Gree Electric Appliances,Inc. of  Zhuhai   Zhuhai Guangdong 519000

Abstract: In order to improve the efficiency of the final assembly line of air-conditioning products, engineers Introduce the φ8 process tube into the whole system for the first time.The new process tube plays an important role in key processes such as running test, pouring, and vacuuming.However, due to the large diameter of the new process pipe, the traditional sealing method can no longer meet the operational requirements. Now a pneumatic sealing process is developed, that is, the nozzle of the process pipe is compressed pneumatically, and then sealed by brazing, so as to achieve the purpose of sealing.The new pneumatic sealing process has been comprehensively evaluated by pulse experiments, water pressure experiments and metallographic experiments, and the results show that the sealing reliability is high.It provides a reference for the sealing and structural design of the process pipe of the air-conditioning system.

Keywords: Φ8 process tube；sealing；reliability

1背景

空调产品尤其是家用空调以及商用轻型中央空调在系统管路件上通常设计有开放式小管，用于生产过程中对空调系统抽真空和灌注制冷剂，家电制造厂称这样的管路结构为工艺管。空调设备在生产线制造中，系统抽真空和灌注工序通常采用快速连接工装一端对接工艺管，另一端对接真空泵或制冷剂灌注机，实现降低系统不凝性气体和制冷剂充注目的。而空调系统抽真空工序通常是制约产品生产效率的瓶颈工序[1]。李传贵等[2]研究了四通阀换向对空调外机抽真空、灌注效果的影响，李坤强等[3]对超声波封工艺管口泄露因素进行研究，并提出预防措施。舒钢等[4]对工艺管常见失效形式进行了分析。行业内对工艺管封口工艺和封口工具也公开了很多专利信息[5-8]。本文提出一种φ8工艺管结构，既能提高生产线抽真空、灌注效率，又能克服小管节流影响实现工艺管连接在线运转测试。对比普遍使用的φ6工艺管，管径和壁厚都有增加，采用传统的封口方式以及超声波封口均存在各种问题，现提出一种气动封口工艺，即对工艺管管口先进行气动压紧，然后采用一次钎焊封堵。气动封口工艺可通过调节钳口间距实现不同规格工艺管的夹紧，适用性强，且以压缩空气驱动取代人力，大大降低了员工劳动强度，故有利于提高生产效率。以下采用实验方式，对气动封口工艺的封口可靠性进行研究。

2  实验分析

如图1，a为采用气动封口工艺对φ8工艺管管口封口后效果，b为加紧采用的气动封口钳。以下从金相实验、脉冲实验、水压实验三个方面对气动封口工艺可靠性进行研究。

（a）φ8工艺管                      （b）气动封口钳

图1  气动封口工艺

2.1金相实验

2.1.1实验目的

金相实验的实验目的：检验使用气动封口钳夹紧、并进行钎焊封口后工艺管是否存在损坏和微观变化。通过观察工艺管封口压痕处的裂纹、测量晶粒度大小，判定是否合格。

2.1.2实验方案

制作100件工艺管样件均分为两组。第一组50件工艺管，用气动封口钳夹紧工艺管端口后用焊条钎焊封口，充入一定质量R410a制冷剂，用电子检漏仪检验，记录是否有泄漏。取下经过检漏的工艺管，在100倍显微镜下观测工艺管上与封口钳钳刃接触的压痕处铜管是否有裂纹，裂纹长度、数量和深度，晶粒度大小。

第二组50件工艺管，用气动封口钳夹紧即可，无需焊接。在100倍显微镜下观测工艺管上与封口钳钳刃接触的凹痕处状态，查看是否有裂纹，裂纹长度、数量和深度，晶粒度大小。

2.2.3检验规范

铜管机械性能要求：1）晶粒度在0.02~0.035mm之间；2）铜管焊接后不得出现过热或过烧。铜管过烧过热的金相评定标准如下。焊接区域只要出现以下条件之一即可判定为过热或过烧。

1）晶界变粗、变直、发毛、甚至出现裂纹；

2）出现铜管液化后重新凝固的铸态组织；

3）几个晶粒交界处出现不规则空洞。

4）晶粒度≥0.1mm。

2.2.4实验结果分析

第一组样件分析，样件充入100gR410a制冷剂，用电子检漏仪检测气动封口处均未发现冷媒泄漏，放置在密闭的盒子内静置4h，对盒子内进行泄漏检测未发现冷媒泄漏，得出结论：气动封口钳夹紧工艺管端口后用焊条钎焊封口，气密性达标。

处理样件内的冷媒后，用金相法进行研磨、抛光、腐蚀，结合显微镜标尺用100倍显微镜观测样件工艺管上与封口钳钳刃接触的压痕处没有出现针孔、割伤、裂纹异常，晶粒度在0.05~0.08mm之间，未大于0.1mm，即铜管无过烧或过热，符合检验规范。晶粒度尺寸数据见图2，详细检测数据见表1。

图2 第一组样件晶粒度分布图

表1 第一组检测数据

第一组样件的金相分析图，抽取其中一组数据见图3，未见明细针孔、割伤、裂纹异常。观测结果符合检验规范要求。

图3 第一组样件金相分析图

第二组样件分析，将样件用气动封口钳夹紧后，用金相法进行研磨、抛光、腐蚀，结合显微镜标尺用100倍显微镜观测样件工艺管上与封口钳钳刃接触的压痕处没有出现针孔、割伤、裂纹异常，晶粒度在0.020~0.030mm之间，符合检验规范的区间值0.020~0.035mm。晶粒度尺寸数据见图4，详细检测数据见表2。

图4 第二组样件晶粒度分布图

表2 第二组检测数据

第二组样件的金相分析图，抽取其中一组数据见图5，未见明细针孔、割伤、裂纹异常。观测结果符合检验规范。

图5 第二组样件金相分析图

2.2脉冲实验

2.2.1实验目的

脉冲实验目的：在动态渐变压力下，检验工艺管压痕处、焊接处是否有渗漏、开裂等现象。

2.2.2实验方案

制作20件工艺管样件，采用气动封口钳夹紧工艺管端口后用焊条钎焊封口，从另一端充入一定质量R410a制冷剂，用电子检漏仪检验，记录是否有泄漏。处理掉制冷剂后，再从检漏一端注油，按0MPa~4.3MPa（各大品牌R410a空调机组允许系统最大压力值为4.3MPa）之间的数值交替加压，频率：30次/min ； 循环次数：20万次。

2.2.3检验规范

目视样件工艺管压痕处、焊接处是否有渗漏、开裂等现象；

2.2.4实验结果分析

经过循环20万次脉冲实验，观察工艺管压痕处、焊接处均无渗漏、开裂等现象；符合检验规范。

2.3水压实验

2.3.1实验目的

水压实验目的：检验工艺管气动封口处在铜管极限状态下的承压能力。

2.3.2实验方案

制作20件工艺管样件，采用气动封口钳夹紧工艺管端口后用焊条钎焊封口，充入一定质量R410a制冷剂，用电子检漏仪检验，记录是否有泄漏。处理掉制冷剂后，按GB/T 241规定的方法试验，铜管内注入水并使水压缓慢升至试验压力，如无明显变形，再缓慢加压至13.0 MPa,保压3 min，观察铜管应无破裂、泄漏（允许有不导致泄漏的明显变形）。

2.3.3检验规范

目视样件工艺管压痕处、焊接处是否有渗漏、开裂等现象。

2.3.4实验结果分析

铜管内注入水并使水压缓慢升至试验压力，未发现铜管泄漏、破裂、无明显变形，符合检验规范。检验数据如下表3。

表3水压实验检测数据

3  结论

通过对φ8工艺管压痕和焊接处进行金相、脉冲和水压实验分析，从宏观和微观两个角度验证了新型气动封口工艺在φ8工艺管结构上的应用可靠且稳定。气动封口工艺可减轻员工工作劳动强度，对于φ8及以上规格工艺管可优先考虑选用。后续将继续研究自动焊接封口工艺，取代人工操作，进一步提高总装的生产效率。

参考文献

[1]李秋阳，李敏，耶明等.家用空调最佳抽真空效率及其对策研究[C].2019年中国家用电器技术大会, 2018,336-346.

[2]李传贵，熊林，吴武生等.浅谈四通阀换向对空调室外机抽真空、灌注的影响[J].日用电器, 2015, (8) ,60-62

[3]李坤强，黄林东，吕荔等.超声波封工艺管口泄露研究[C].2016国际制冷空调技术交流会, 2016, (8) ,344-347

[4]舒钢，眭敏.制冷装置工艺管常见工艺失效分析与预防[J].制冷与空调, 2014,14 (10) ,70-72

[5]胡敏志. 一种充注工艺管封口方法[P].中国专利：ZL201410310289.7. 2014-10-08.

[6]胡敏志. 一种采用可燃制冷剂空调的冲注工艺管封口方法[P].中国专利：ZL201410309129.0. 2014-11-12.

[7]申智军. 制冷系统用工艺管封口方法[P].中国专利：ZL201210109976.3. 2013-10-30.

[8]刘春华. 工艺管封口钳[P].中国专利：ZL201220255731.7. 2012-11-28.