空調換熱器內漏問題的研究

敖卓銳

摘要：空調換熱器長期使用后性能會衰減，導致整機制冷和制熱能力出現不同程度的下降。本文簡要陳述了空調冷凝器和蒸發器內漏產生的緣由，希望通過對銅管缺陷部位進行的分析探討，達到減少空調換熱器內漏的目的。

關鍵詞：空調；冷凝器；蒸發器；內漏

前言

隨著中國經濟的發展，人民生活水平的迅速提高，我國對中央空調的市場需求量呈快速增長態勢，當前我國商用中央空調生產企業數量眾多，已成為中國國民經濟持續繁榮的重要產業之一，中國空調市場如此巨大，給各大空調生產廠家帶來無限機遇。但在空調生產過程中，有可能會發生冷凝器和蒸發器的狀況，對銅管自身原因和兩器加工過程的原因進行區別判定，并根據實際案例進行分析探討來嚴格控制并降低兩器的內漏故障就顯得尤為關鍵。

1.空調換熱器內漏原因分析

銅管的退火通過高溫熱處理將冷加工過程中產生的殘余應力去除，使銅管由硬態變為軟態，抗拉強度下降，延伸率上升，便于空調企業對銅管進行塑性加工，如切割、彎管、脹管等。退火完成后是稱重和包裝工序，之后便是運輸發往客戶，銅管生產工藝流程如圖1所示。

從退火完成到發往客戶之間，銅管企業的工人和設備不再直接接觸銅管。銅管自身的缺陷，如夾雜、銅管表面的隱性裂紋等，都是在退火工序前已經存在和產生的。因此，分辨銅管的損傷是在退火前還是退火后產生的，將是判定兩器內漏是銅管自身缺陷還是兩器加工過程中造成的缺陷的關鍵性證據。

外界對銅管造成的機械性損傷，如表面劃傷，通過金相分析可觀察到裂紋的起始位置和發展方向、組織沿受力方向的流線型形貌、損傷處晶粒度的變形現象等。如果損傷是發生在退火前，損傷處的流線型組織形貌和晶粒度變形現象將會在高溫退火過程中得以恢復，因此，通過觀察損傷處的金相組織可以較為準確地判定損傷是發生在退火前還是退火后。

從軟態銅盤管上截取一段300mm樣品，將樣品切割成長度相同的6件，用剪刀將6件試樣剪成相同的開口，隨機將損傷后的樣品分成2組，并進行編號標記，選取一組試樣按正常工藝進行退火（見圖2）。

對1組試樣取樣、鑲嵌和拋光后進行金相分析。由于同組樣品金相差異不大，從中各選取一個樣品的金相照片作為代表進行對比分析。圖3所示為損傷處未進行退火的放大100倍和200倍的光學金相組織。金屬材料在受到外力作用下，首先發生彈性變形，外力撤銷后，材料發生的彈性變形完全恢復，晶粒組織也無任何變化。如果外力繼續增加，形變超出材料的彈性極限后，將發生不可逆的塑性變形，其機制是位錯滑移和增殖的過程。從圖3可以看出，損傷部位在外力作用下晶粒組織發生劇烈的塑性變形，表面附近的晶粒被拉成纖維狀，具有明顯的流線型。當繼續增加外力達到材料的強度極限后，形成裂紋，裂紋將沿著受力方向擴展，直至完全斷裂。這種在外力作用下劇烈變形的晶粒組織殘余應力大、位錯密度高，大量原子偏離了固有的平衡位置，處于力學的亞穩狀態，在經過高溫退火時，原子振動加大，偏離平衡位置的原子將會從亞穩狀態恢復到平衡位置，這也是位錯消失、殘余應力釋放的過程。圖4所示為損傷處經過退火后的放大100倍和200倍的光學金相組織，可以看出，靠近表面的晶粒與內部的晶粒大小相差不大，纖維狀的流線性組織已經完全消失，這正是高溫退火對損傷處晶粒組織的影響。根據上述退火前后損傷處的金相組織的差異，可以判定機械性損傷導致的銅管泄漏是發生在銅管生產企業或銅管使用企業。

2.實際案例

一段表面劃傷的9.52mm×0.71mm光面銅管，要求分析其表面劃傷產生的原因。首先進行外觀檢查：將樣管劃傷位置放在體視顯微鏡下觀察，發現該劃傷是多道不連續的，在劃傷位置上斷續出現點狀金屬堆積，從外觀形貌上看該劃傷應屬于擦傷的范疇（見圖5）。然后進行了金相檢驗：取樣管劃傷位置做橫截面鑲嵌，經磨制、拋光、腐蝕后在金相顯微鏡下觀察，發現劃傷位置是明顯的冷變形組織（見圖6和圖7），說明該缺陷不是在銅管生產過程中產生的；結合劃傷的外觀形貌和用戶的生產工藝，筆者推斷樣管上的劃傷應該是放線時銅管間摩擦（如放線劃傷）或銅管與其他模具等摩擦造成的擦傷。筆者將分析報告發送給客戶，并與客戶進行了現場的技術交流，最終確認是放線過程中銅管與鋼制構件摩擦所致，客戶隨后對鋼件表面用橡膠套進行了防護，銅管表面劃傷現象未再出現。

3.結束語

冷凝器和蒸發器是空調系統的主要部件，在空調運行時制冷劑在其密封的系統內部進行熱量的交換，是空調四大核心部件之一，兩器一旦出現內漏，制冷劑將產生泄漏，導致空調無法使用，產生致命性實效，為此，在銅管和兩器生產過程中，必須嚴格控制并降低其內漏故障率，提高產品品質，為客戶提供滿意的產品，并且降低企業的生產成本。

參考文獻：

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