高速動車組司機室空調(diào)系統(tǒng)冷凝管焊接研究

摘要：文章主要闡述了CRH3型動車組司機室空調(diào)系統(tǒng)冷凝管焊接方法，通過對焊接過程進行研究，提出在空調(diào)系統(tǒng)冷凝管焊接時需注意的事項，分析冷凝管焊接過程中容易出現(xiàn)的問題及其產(chǎn)生原因，并通過自制仿形焊接工裝簡化焊接工序過程，提高焊接質(zhì)量和焊接效率。

關鍵詞：高速動車組;司機室;空調(diào)系統(tǒng);冷凝管焊接;控制方法;仿形工裝 文獻標識碼：A

中圖分類號：U260 文章編號：1009-2374（2015）02-0112-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0153

CRH3型動車組司機室空調(diào)系統(tǒng)位于動車組EC車司機室，系統(tǒng)屬于分體式結(jié)構(gòu)，分為車下冷凝單元、冷凝管路、車上蒸發(fā)單元三個部分。主要作用為司機室空氣調(diào)節(jié)及電氣控制設備冷卻，系統(tǒng)的功能對整車的安全運行至關重要。司機室空調(diào)冷凝管為銅管，連接方式為釬焊，焊接人員需持有歐洲認證的操作證，焊接難度高。由于銅管并不外露，焊口部位隱蔽，所以管路焊接的可靠性最為關鍵。本文依次介紹了空調(diào)冷凝管釬焊過程及方法、焊接當中應注意的問題以及自制焊接工裝在焊接過程中的應用。

1 焊接過程及控制方法

1.1 焊接保護氣體控制

焊接時為防止銅管內(nèi)壁受熱被空氣氧化，管路內(nèi)需充滿氮氣進行保護，焊前的充氮時間要求應依據(jù)具體工序的作業(yè)指導書要求。為保證焊接前和焊接后有充足的氮氣保護，一般來說，預充式（短時置換）停留的時間為3～5秒就需快速焊接。

在實際操作中，大家習慣把供氮管直接插入管內(nèi)，而這樣在供氮氣時，大量的空氣也被帶入管內(nèi)，焊接質(zhì)量非常不好，管內(nèi)產(chǎn)生很多氧化皮，給后續(xù)酸洗工作造成很大麻煩。筆者經(jīng)過多次實驗，把氮氣管一端敞開的部分密封，用兩種大小不同的軟塑料塞，中間開孔，將供氮管插入孔中，焊接時，可根據(jù)不同的管徑將塑料塞塞進管內(nèi)，這樣可以起到密封作用，在供氮時冷凝管內(nèi)氮氣含量高，這樣焊接的效果非常好，管內(nèi)也非常干凈。

1.2 火焰調(diào)節(jié)要求

焊接采用的是氧氣與乙炔的混合氣體。焊接銅管時應使用中性焰，盡量避免用氧化焰和碳化焰。另外，使用通用焊炬進行釬焊時，應使用多孔噴嘴（通常叫梅花嘴），此時得到的火焰比較分散，溫度比較適當，有利于保證均勻加熱。我們現(xiàn)在采用的焊炬型號是H01-12，焊嘴是梅花嘴型4號。

1.3 加熱過程控制

焊接一般有三種方式：豎直焊、水平焊、倒立焊。目前我們多采用前兩種焊接方式。這兩種施焊方式的加熱方法，管徑大且管壁厚時，加熱應近些。為保證接頭均勻加熱，焊接時使火焰沿銅管長度方向移動，保證杯形口和附近10mm范圍內(nèi)均勻受熱，但倒立焊時，下端不宜加熱過多，若下端銅管溫度太高，則會因重力和鋪展作用使液態(tài)釬料向下流失。

注意事項：（1）管徑較大時應選用大號的焊嘴，反之則用小號的焊嘴;（2）毛細管焊接時應盡可能避免直接對毛細管加熱;（3）管壁厚度不同時應著重對厚壁加熱;（4）先加熱插入接頭中的銅管，使熱量傳導至接頭內(nèi)部。

1.4 焊料的使用

釬劑的作用是去除母材和釬料表面的氧化物和油污雜質(zhì)，保護釬料和母材接觸面不被氧化，增加釬料的潤濕性和毛細流動性。釬劑的熔點應低于釬料，釬劑殘渣對母材和接頭的腐蝕性應較小。我們現(xiàn)在所使用的釬劑是銀釬焊熔劑102。

1.4.1 釬料加入方法。當銅管和杯形口被加熱到焊接溫度時呈暗紅色，需從火焰的另一側(cè)加入釬料，如果釬焊黃銅和紫銅，則需先加熱釬料，焊前涂覆釬劑后方可焊接。焊接時，可能出現(xiàn)焊料成球狀滾落到接合處而不附著于工件表面的現(xiàn)象，可能的原因是：被焊金屬未達到焊接溫度而焊料已熔化或被焊金屬不清潔。

1.4.2 釬料的用量。在焊接中，我們習慣把焊條前端煨成90°，這樣便于轉(zhuǎn)繞焊接，我認為可以把所測得的焊條填充量，直接運用到焊接習慣中。用目測的方法根據(jù)不同的接頭，煨成不同的長度，在焊接時就可以根據(jù)這個長度進行焊接，這樣做可以節(jié)約很多焊條，還可以保證每個不同接頭的焊接質(zhì)量。

2 焊接過程出現(xiàn)的問題及原因分析

2.1 釬焊接頭填隙不良、部分間隙未被填滿

（1）接頭設計不合理、裝配間隙過大或過小、裝配時零件歪斜;（2）釬劑不合適，如活性差，釬劑與釬料熔化溫度相差過大、釬劑填隙能力差等或是氣體保護釬焊時氣體純度低。

2.2 釬料流失

釬料流失也是造成焊接過程出現(xiàn)問題的原因。

3 焊后處理及檢驗

3.1 焊后處理

焊后應清除焊件表面的雜物，特別是黃銅與紫銅焊接后應用清水清洗或砂紙打磨焊件表面，以防止表面被腐蝕而產(chǎn)生銅綠。

3.2 焊后泄漏檢驗

3.2.1 壓力檢漏。給焊后的熱交換器充0.5MPa以上的N2或干燥空氣，然后對釬焊接頭噴灑中性的洗滌劑，觀察10秒鐘內(nèi)有無氣泡產(chǎn)生，若有氣泡產(chǎn)生則為泄漏，需補焊或重焊。目前我們采用的是壓力檢漏法，此方法檢驗精度較低。

3.2.2 鹵素檢漏。此方法用于充冷媒后的熱交換器檢漏。將鹵素檢漏儀的精度選擇為2g/年，用探針沿各焊接頭移動（探針離工件應保持在1～2mm范圍內(nèi)，移動速度為20～50mm/s），若制冷劑泄漏速度大于2g/年，則檢漏儀將自動報警。此方法較壓力檢漏精度高，但受人為因素影響較大。

3.2.3 真空箱氦質(zhì)譜檢漏。向熱交換器中充入一定壓力的氦氣，然后將其放入真空箱，并對真空箱抽真空至20Pa，此時通過探測儀檢驗真空箱中是否有熱交換器泄漏出的氦氣。此方法比鹵素檢驗更高，但它僅能檢驗熱交換器是否有泄漏，而不能檢查出具體的泄漏位置。

4 焊接工裝的應用

首先進行三維尺寸的轉(zhuǎn)化，司機室的形狀是三維曲面，安裝圖紙并沒有標注出整個系統(tǒng)空間尺寸，只有管碼對一根梁的相對尺寸，但這個尺寸在車下的平面內(nèi)是沒法還原的。要在一個沒有參照物的三維空間里摸索出安裝尺寸，難度非常大。經(jīng)過反復試驗和摸索，我們決定用空調(diào)機組到管路最遠端A、底架水平面B、機組左側(cè)垂直面C、管路側(cè)彎點D、機組下平面E、機組法蘭中心點F這6個假想基準來確定系統(tǒng)在空間的三維尺寸。把三維尺寸全部轉(zhuǎn)化成相對這三個假想基準的尺寸。所需尺寸由激光測距儀測出。為了保證安裝尺寸的精度，我們又連續(xù)跟蹤測量了幾列動車。

另外，通過現(xiàn)車實際數(shù)據(jù)測量，并兼顧數(shù)控彎管機的可操作性，確定有10根管路可以兼并改造。運用數(shù)控坐標尺寸，將以往的短管在不改變角度的情況下將其連在一起，用整根銅管代替，節(jié)約了8個接頭，減少了16個焊口。不僅節(jié)省了工時，杜絕了泄漏隱患，而且節(jié)省了銀基焊條的數(shù)量。

5 結(jié)語

司機室空調(diào)冷凝管焊接不僅要做好焊接操作過程控制，同時選擇合適的釬料、釬劑，控制好焊接溫度、釬料用量也非常關鍵。并在裝配前及焊接時充分利用自制仿形工裝，將比較困難的車上焊口減少，多采用車下焊接，不僅使空調(diào)冷凝管的焊接質(zhì)量得到控制，而且節(jié)約成本、縮短施工周期，大大提高焊接效率。

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作者簡介：王連明（1970-），男，唐山軌道客車有限責任公司高級技師，研究方向：空調(diào)系統(tǒng)。

（責任編輯：陳 倩）