空調器單冷外機低壓側充氮焊接研究及改進方法

李標華

摘要：空調器單冷外機正常生產過程中在低壓側管路焊接時出現高概率的焊接產生氣孔的異常問題，本文將通過對產品結構、生產工藝等方面進行理論及實驗分析驗證，揭開空調器單冷外機低壓側充氮焊接異常的原因及改進方法。

關鍵詞：空調器；火焰釬焊；充氮焊接

0.引言

制冷行業對于空調器管路的對接連接方式依然普遍采用火焰釬焊的方式，為了保證焊件內表面的光潔度、產品系統清潔度，需對待焊產品管路系統進行預充氮的方式進行保護，此為了保證充氮效果，會在大截止閥處預先安裝彎角充氣閥。對于低壓側管路，在大截止閥處進行預充氮操作，然后對低壓側管路焊點進行焊接。對于單冷機，如此操作方式是否會造成一些意想不到的影響？下面對空調器單冷外機低壓側的充氮焊接進行結構分析和實驗研究。

1.結構分析

1.1空調器單冷外機低壓側系統結構相對比較簡單，一般包括壓縮機、連接管、大截止閥三個部分，而在焊接過程還包括彎角充氣閥。如下圖1所示：

1.2目前家用空調器上使用的壓縮機主要類型為轉子式、渦旋式、活塞式等，由于各種壓縮機工作原理及內部結構的差異，在壓縮機非工作狀態下，氣液分離器與壓縮機缸體間是否連通也各不相同。渦旋式幾乎不連通，活塞式連通，而轉子式存在不確定性。下面就以轉子式壓縮機為例來分析氣液分離器與壓縮機缸體間的連通狀態。

轉子式壓縮機主要靠從吸氣口吸進的氣體推動滾子和轉子貼著缸體轉動，從而實現氣體的吸氣—壓縮一排氣。如下圖2所示：

轉子式壓縮機在出廠時轉子在缸體的位置并不相同。如果轉子位置剛好堵住吸、排氣口，此時在油密封的情況下氣液分離器與壓縮機缸體間是阻隔不連通的，外界壓力小于0.4MPa的條件下轉子難以旋轉（充氮壓力要求最大為0.2Mpa），吸氣口充入的氮氣無法從壓縮機排氣口排出，且壓縮機越大，需要的壓力就越大。當然如果轉子位置剛好避開吸、排氣口，這時氮氣不需要克服很大的阻力，較容易從排氣口排出。從以上分析可知，存在一定比例的壓縮機其氣液分離器與壓縮機缸體間是阻隔不連通的，此類壓縮機在空調器單冷外機中未正常運行前（充氮焊接就是這種狀態）低壓側管路與高壓側管路是不連通的。

1.3低壓側焊接前預充氮方式為氮氣管上的套筒（⑦）對接到裝在大截止閥上的彎角充氣閥（⑥）上，此時彎角充氣閥將被打開，氮氣順著管路空間①所示路徑填滿低壓側管路，完成充氮過程。充氮完成后，取消充氮套筒，此時彎角充氣閥將關閉，此時低壓側管路內充滿了氮氣，如圖1。

空調器單冷外機低壓側管路兩側分別被彎角充氣閥、氣液分離器阻隔，形成單獨的空間。預充氮過后低壓側管路內部充滿了氮氣，焊工將依次對焊點1（②）、焊點2（⑤）進行火焰釬焊。

在進行焊點2焊接時，此時低壓側已經完全成為一個充滿氮氣的密閉空間，焊工在加熱銅管的同時也對低壓側內部的氮氣進行了加熱，導致氮氣受熱膨脹，焊點2成為高壓氮氣唯一的出口，因此焊工在添加焊料的時候氮氣在熔池內形成氣孔，甚至出現焊接冒泡的情況，如圖1。

2.實驗分析

上述已從結構上對空調器單冷外機在低壓側焊接時出現氣孔的原因進行分析，下面將從實驗方面進行論證。

2.1氣液分離器與壓縮機缸體連通性驗證

按照下面圖3的方式從大截止閥進行充氮，氮氣壓力采用充氮要求的最高壓力：0.2Mpa，驗證在壓縮機缸體排氣管是否有氣體冒出。若有，為兩側連通，否則為阻隔不連通。

根據上述實驗方法得出實驗結果如下表1：

結論：通過實驗結果印證了上述壓縮機結構理論分析結果，如果轉子位置剛好堵住吸、排氣口，此時在油密封的情況下氣液分離器與壓縮機缸體間是阻隔不連通的。

2.2低壓側焊接產生氣孔實驗驗證

選取轉子式壓縮機的空調器單冷外機進行試驗，機型：A，壓縮機：B，某廠轉子式壓縮機。按照正常的充氮焊接流程，驗證焊接產生氣孔的實際情況。

實驗1按照正常的生產操作流程：大截止閥裝配彎角充氣閥-配管-大截止閥充氮-取下充氮管-低壓側焊接，進行試驗。

實驗結果：19臺實驗空調器，其中9臺出現氣孔，焊縫氣孔明顯，如下圖5所示：

實驗2改變正常的生產操作流程：配管-大截止閥充氮-取下充氮管-低壓側焊接-接大截止閥裝配彎角充氣閥，改變裝配彎角充氣閥的順序進行實驗。

實驗結果：30臺實驗空調器，未出現氣孔，焊縫熔合良好。

實驗結論：轉子式壓縮機有很大的概率存在氣液分離器與壓縮機缸體之間阻隔不連通，此種情況下空調器單冷外機在正常的生產工藝（預先在大截止閥處安裝彎角充氣閥）將會引起低壓側焊接產生氣孔問題。若焊接時將低壓側與大氣連通，此種情況可以完全消除。

3.解決方案

解決空調器單冷外機生產過程低壓側管路焊接產生氣孔問題，關鍵為焊接過程中保持低壓側管路系統與外界大氣連通，消除低壓側管路的密閉空間，避免存在氮氣受熱膨脹導致焊縫出現氣孔的問題。

解決方案：在正常的預充氮氣操作之后，使用套筒對接在大截止閥彎角充氣閥上，使得大截止閥與外界大氣連通。套筒如下圖6所示。

4.結論

焊接前充氮氣能很好的保護銅管，避免產生氧化皮，但如果操作不當可能會對產品帶來意想不到的危害。從上述理論結合實驗可以發現，為充氮氣而預先安裝在大截止閥上的彎角充氣閥可使低壓管路側形成密閉空間，焊接過程中會導致焊縫氣孔的概率大大增加，嚴重影響空調泄露率及可靠性。及時發現并制定解決措施，保證了產品的質量，值得其它空調企業借鑒。