铜钢钎焊连接结构及制冷配件的制作方法

1.本发明涉及制冷技术领域，且特别涉及一种铜钢钎焊连接结构及制冷配件。


背景技术：

2.基于铜材料优异的延展性和导热性，现有制冷系统中应用有大量的铜材质产品。为解决铜价高昂所带来的成本问题，铜材料的不锈钢化替代以及不锈钢化替代后的安装连接要求逐渐成为行业内的重点研发课题。
3.对于不锈钢配件或配管而言，其与设备端管路中的铜管进行焊接时通常采用火焰钎焊。基于不锈钢的易氧化性，其在火焰钎焊时极易产生氧化，即使添加助焊剂也无法完全避免氧化，进而使得焊缝出现虚焊或断焊等焊接问题。为使不锈钢产品能满足设备端的焊接质量要求，通常会在不锈钢产品的装配端采用炉中钎焊的方式焊接一紫铜过渡件。在设备端焊接时，不锈钢产品上的紫铜过渡件和管路中的铜管进行火焰钎焊，从而有效解决了不锈钢产品难以与客户端外部铜管路进行火焰钎焊的问题。
4.尽管紫铜过渡件的设置解决了不锈钢产品在设备端焊接可行性的问题，但是这种焊接结构又会带来新的焊接问题。具体的，由于紫铜过渡件和不锈钢产品之间属于异种金属焊接，在进行炉中钎焊时所选取的焊料需要兼顾两者的熔点，故通常选取熔点相对较低的锡青铜焊料。当紫铜过渡件与设备端的铜管路进行焊接连接时，焊接的热量会导致锡青铜焊缝出现二次焊熔而引起焊料流失、焊深不足以及焊接强度差的问题。此外，由于紫铜过渡件和不锈钢产品之间采用炉中钎焊，长时间的炉中钎焊会使紫铜过渡件的晶粒度粗大而降低其抗拉强度。因此，现有采用紫铜过渡件进行过渡焊接的不锈钢产品，其紫铜过渡件不仅长度较长以尽量避免设备端焊接时所带来的二次焊熔；且其壁厚要很厚以弥补炉中钎焊后晶粒度变大所带来的抗拉强度降低。然而，长度和壁厚的增加会又会带来紫铜过渡件的材料用量的剧增，因此大大增加了材料成本。


技术实现要素：

5.本发明为了克服现有技术的不足，提供一种铜钢钎焊连接结构及制冷配件。
6.为了实现上述目的，本发明一种铜钢钎焊连接结构，其包括不锈钢管和铜套管。不锈钢管包括本体段和连接段。铜套管包括第一连接段、过渡段以及第二连接段，第一连接段和过渡段内套焊接于不锈钢管的连接段，过渡段和第二连接段外套焊接于外部铜管路；不锈钢管、铜套管以及外部铜管路三者在过渡段处重叠且过渡段的轴向长度为l0，第一连接段的轴向长度为l1且l1≥0，过渡段和第二连接段的总轴向长度为l；l0≥0.3l且l0+l1满足如下长度预测模型：
[0007][0008]
其中，c为铜材料的比热容；ρ为铜材料的密度；λ为铜材料的导热系数；φ为铜套管过渡段的外径；t为铜套管过渡段的壁厚；系数a满足：0.11≤a≤1.02。
[0009]
根据本发明的一实施例，系数a随铜套管过渡段的外径φ单调递增且随铜套管过渡段的壁厚t单调递减。
[0010]
根据本发明的一实施例，系数a与铜套管过渡段的外径φ和铜套管过渡段的壁厚t满足如下函数关系：
[0011]
a＝(kφ+π)*10-3
*t-α
[0012]
其中，19≤k≤21.5且0.94≤α≤0.98。
[0013]
根据本发明的一实施例，不锈钢管的连接段、铜套管的第一连接段以及铜套管的过渡段均为直管段；不锈钢管上连接段与本体段的交接处具有一向不锈钢管中心方向凸起以限定铜套管上第一连接段端面的不锈钢定位环或不锈钢定位凸点；铜套管上，过渡段与第一连接段的交接处具有一向铜套管中心方向凸起以限定外部管路端面的铜套管定位环或铜套管定位凸点。
[0014]
根据本发明的一实施例，不锈钢管的连接段为扩口结构，铜套管的第一连接段和过渡段均为直管段，不锈钢管连接段上的扩口变径段限定铜套管上第一连接段的端面。
[0015]
根据本发明的一实施例，不锈钢管的连接段为扩口结构，铜套管上的第一连接段经缩口后内套连接于不锈钢管的连接段。
[0016]
另一方面，本发明还提供一种制冷配件，该制冷配件为分液器、储液器、压缩机、消音器、气液分离器、干燥过滤器以及流体分/集器中的任一种，制冷配件的输入管和/或输出管包括上述任一铜钢钎焊连接结构。
[0017]
根据本发明的一实施例，制冷配件为分液器且其包括不锈钢本体和不锈钢端盖，分液器的输出管为多个支管；
[0018]
当分液器的输入管包括铜钢钎焊连接结构时，不锈钢管本体段直接连接于不锈钢端盖上的输入管孔或者经不锈钢节流管连接至不锈钢端盖上的输入管孔，铜套管上的过渡段和第二连接段外套连接于分液器输入管侧的外部铜管路；
[0019]
当分液器的支管为铜钢钎焊连接结构时，不锈钢管本体段连接于不锈钢本体上的分流支管孔，铜套管上的过渡段和第二连接段外套连接于分液器支管侧的外部铜管路。
[0020]
根据本发明的一实施例，制冷配件包括相互盖合焊接的不锈钢本体和不锈钢端盖，不锈钢端盖上具有装配孔，不锈钢端盖上的装配孔连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段。
[0021]
根据本发明的一实施例，制冷配件包括一体成型的不锈钢本体和不锈钢端盖，不锈钢端盖上具有装配孔，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段焊接连接于装配孔；
[0022]
或者，制冷配件包括不锈钢本体和不锈钢端盖，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管连接于不锈钢端盖，不锈钢本体、不锈钢端盖以及不锈钢管三者一体成型。
[0023]
根据本发明的一实施例，制冷配件为流体分/集器，流体分/集器包括汇集管、主管以及多根支管，主管管壁上具有汇集管孔和多个支管孔，所述汇集管和/或支管采用铜钢钎焊连接结构；
[0024]
当汇集管采用铜钢钎焊连接结构时，主管上的汇集管孔连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段；
[0025]
当支管采用铜钢钎焊连接结构时，主管上的支管孔连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段。
[0026]
综上所述，本发明提供的铜钢钎焊连接结构中外部铜管路内套插入于铜套管上的过渡段以使不锈钢管、铜套管以及外部铜管路三者在过渡段处重叠。通过控制过渡段的轴向长度l0占过渡段和第二连接段的总轴向长度l的比值来弥补铜套管经炉中钎焊后晶粒度增大而导致的耐压性下降的问题，确保焊接后的产品在爆破压力和疲劳寿命上均能满足设计要求。于此同时，基于给定的铜套管过渡段的外径φ和壁厚t，通过长度预测模型精确控制铜套管插入不锈钢管的长度l0+l1，在确保设备端焊接后铜套管和不锈钢管之间仍然具有不受二次焊熔影响的钎焊层以保证焊接密封和焊接强度的前提下，选取经济效益最优的铜套管插入深度以实现焊接性能和铜材料成本的均衡控制。
[0027]
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
[0028]
图1所示为本发明一实施例提供的铜钢钎焊连接结构的示意图。
[0029]
图2所示为图1所示的铜钢钎焊连接结构连接外部铜管路后的结构示意图。
[0030]
图3所示为本发明另一实施例提供的铜钢钎焊连接结构的示意图。
[0031]
图4所示为本发明另一实施例提供的铜钢钎焊连接结构的示意图。
[0032]
图5为图4所示的铜钢钎焊连接结构与外部铜管路连接后的结构示意图。
[0033]
图6所示为输入管采用铜钢钎焊连接结构的分液器结构示意图。
[0034]
图7所示为图6所示的分液器移除铜钢钎焊连接结构后的结构示意图。
[0035]
图8所示为输出管(支管)采用铜钢钎焊连接结构的分液器结构示意图。
[0036]
图9、图10、图11、图12以及图13所示为其它实施例中铜钢钎焊连接结构应用于制冷配件输入管或输出管的结构示意图。
[0037]
图14所示为其它实施例中铜钢钎焊连接结构应用于流体分/集器上的结构示意图。
[0038]
图15所示为图14中a处的放大示意图。
具体实施方式
[0039]
为解决不锈钢产品上紫铜过渡件与设备端外部铜管路之间因炉中钎焊后晶粒度粗大所引起的抗拉强度低以及因设备端焊接而带来的钎焊层二次焊熔等焊接问题，当前主要是通过增大紫铜过渡件的壁厚和长度来进行解决。如前文所述的，壁厚和长度的双重增加会大幅提升铜材料的用量以给整个产品的成本带来很大的压力。此外，基于制冷系统中冷媒流通的截面积和设备端外部铜管路连接时装配尺寸的限制，紫铜过渡件的壁厚只能在很有限的范围内调整；即以增大壁厚的方式来弥补晶粒度粗大所带来的抗拉强度降低是非常有限的；且在有限的壁厚范围内紫铜过渡件的长度越长其爆破泄漏的风险也将越大。
[0040]
有鉴于此，本实施例提供一种铜钢钎焊连接结构10，其包括不锈钢管1和铜套管2。不锈钢管1包括本体段11和连接段12。铜套管2包括第一连接段21、过渡段22以及第二连接段23，第一连接段21和过渡段22内套焊接于不锈钢管1的连接段12，过渡段22和第二连接段23外套焊接于外部铜管路20。不锈钢管1、铜套管2以及外部铜管路20三者在过渡段22处重叠且过渡段22的轴向长度为l0，第一连接段21的轴向长度为l1且l1≥0，过渡段22和第二连
接段23的总轴向长度为l；l0≥0.3l且l0+l1满足如下长度预测模型：
[0041][0042]
其中，c为铜材料的比热容；ρ为铜材料的密度；λ为铜材料的导热系数；φ为铜套管过渡段的外径；t为铜套管过渡段的壁厚；系数a满足：0.11≤a≤1.02。
[0043]
在本实施例提供的铜钢钎焊连接结构中，尽管铜套管2与不锈钢管1进行炉中钎焊后仍然会存在金相组织晶粒粗大而造成管件连接时耐压强度降低的问题。但在与设备端外部铜管路进行连接时，如图2所示，外部铜管路20内套于铜套管上的第二连接段23和过渡段22，即外部铜管路20、铜套管2以及不锈钢管1三者依次套接并在铜套管2上的过渡段22处重叠。这一结构将使得铜套管2在轴向上的任意一处都不再单独承压，而是与不锈钢管的连接段12和/或外部铜管路20进行共同承压。具体的，在第一连接段21处，铜套管2与包覆于其外部的不锈钢管连接段12共同承压；在过渡段22处，外部铜管路20、铜套管过渡段22以及不锈钢管连接段12三者共同承压；而在第二连接段23处，铜套管2则与内套于其的外部铜管路20一同承压。外部铜管路20和/或不锈钢管1的重叠加固可好地解决铜套管2因炉中钎焊后晶粒度粗大而造成耐压性低的问题；相比现有的紫铜过渡管，铜套管2的壁厚可设计得更薄以降低材料用量。在此基础上，通过控制过渡段22的长度l0与过渡段22和第二连接段23的总轴向长度l之间的比例(l0≥0.3l)来确保重叠区的长度，从而进一步提高三者的焊接强度和铜套管2所在处的耐压性以使焊接性能和寿命均能满足设计要求。
[0044]
对于设备端外部铜管路20焊接所造成的二次焊熔问题，当前本领域技术人员只能根据经验值或设备端的反馈情况来调整紫铜过渡件的长度以尽量降低二次焊熔对钎焊层的影响。然而，这种根据经验值所进行的长度调整是非常模糊的且通用性差，这会给产品的设计和推广带来很大的难度。为解决这一问题，基于图1中本实施例所提供的铜钢钎焊连接结构所形成的管件，发明人做了大量的试验；试验条件来源于标准gb 4706.32-2012/iec60335-2-40:2005的压力测试。尽管本实施例以图1中不锈钢管连接段12、铜套管上第一连接段21以及过渡段22均为直管段为例进行说明。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，不锈钢管连接段12亦可为扩口结构，铜套管2则可为与其相匹配的缩口结构(如图4和图5)或铜套管上第一连接段和过渡段均为直管段(如图3所示)。扩缩口结构可限定内套管件的插入深度，其所起的作用与图1中不锈钢连接段12上的不锈钢定位环相同。由于长度l、l1以及l0指的均是轴向上的长度，故不锈钢管连接段12和铜套管第一连接段21上的结构并不影响本实施例的耐压检测试验和爆破压力检测试验。
[0045]
具体的试验条件如下：将试验样品进行设备端焊接，焊接后在相同设备工况条件下对标记处分别进行耐压检测和爆破压力检测；其中，耐压检测所需的压力为4.16mpa且保压1min；爆破压力检测所需压力为16.4mpa；两个试验完成后检测标记处焊缝的质量情况。
[0046]
试验样品选取：根据铜套管过渡段22的外径φ选取九个试验组，在每一试验组中又根据铜套管过渡段22的壁厚t选取四个子试验组；而每一子试验组内根据铜套管2内套于不锈钢管连接段12上的长度l0+l1又形成五个试验样品。每一试验样品经上述两个压力检测试验后进行焊缝检测，具体的试验数据如附表一所示。
[0047]
其中，第一试验组中外径φ＝6mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0048]
0.35mm,0.5mm,0.8mm,1.1mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接
段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0049]
第二试验组中外径φ＝9.52mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0050]
0.35mm,0.55mm,0.8mm,1.1mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0051]
第三试验组中外径φ＝12.7mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0052]
0.5mm,0.7mm,0.9mm,1.2mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0053]
第四试验组中外径φ＝15.9mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0054]
0.65mm,0.9mm,1.2mm,1.35mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0055]
第五试验组中外径φ＝25mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0056]
0.7mm,0.9mm,1.2mm,1.4mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0057]
第六试验组中外径φ＝32mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0058]
0.9mm,1.2mm,1.4mm,1.6mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0059]
第七试验组中外径φ＝45mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0060]
1.2mm,1.4mm,1.6mm,1.9mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0061]
第八试验组中外径φ＝50mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0062]
1.3mm,1.6mm,1.8mm,2.0mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0063]
第九试验组中外径φ＝70mm；其包含的子试验组中壁厚t＝
[0064]
1.5mm,1.8mm,2.0mm,2.2mm；每一子试验组内又根据铜套管内套于不锈钢管连接段的长度l0+l1划分为五个试验样品。
[0065]
对上述九组试验数据进行分析后发现：设备端外部铜管路焊接后试验样品的焊缝质量与铜套管2内套于不锈钢管连接段12上的长度l0+l1直接相关。具体的，在每一子试验组中，当长度l0+l1超过某一长度临界值(l0+l1)
min
后试验样品上的耐压性和爆破压力均能满足设计要求。换言之，若能确定该长度临界值(l0+l1)
min
，则在产品设计时只需保证铜套管2内套于不锈钢管连接段12上的长度l0+l1超过这一长度临界值(l0+l1)
min
即可确保铜钢钎焊连接结构与设备端外部铜管路焊接后仍然具有很好的焊接性能。此外，如图2所示，在铜套管2上，基于l0≥0.3l以及焊接外部铜管路时焊接深度对第二连接段23的长度要求，铜套管2内套于不锈钢管连接段12上的长度l0+l1越大，则铜套管2的整体长度将越长，铜材料所需用量也将越大。故基于长度临界值(l0+l1)
min
的长度l0+l1的控制亦可实现铜材料用量的最优选择。
[0066]
因此，对表一数据中长度临界值(l0+l1)
min
进行分析。
[0067]
选取每一子试验组中长度临界值(l0+l1)
min
所对应的试验样品，经汇总后如表二所示。对表二数据进一步分析后发现：在每一试验组中，满足耐压检测和爆破压力检测的长度临界值(l0+l1)
min
除了与铜材料的比热容c、密度以ρ及导热系数λ相关外，还与该试验样
品中铜套管过渡段22上的外径φ和壁厚t有关。根据这一分析结果，基于表二中的数据通过模拟运算后构建出试验样品上长度l0+l1的长度预测模型：
[0068][0069]
系数a满足：0.11≤a≤1.02。
[0070]
于本实施例中，系数a随铜套管过渡段的外径φ单调递增且随铜套管过渡段的壁厚t单调递减。具体的，系数a与铜套管过渡段的外径φ和铜套管过渡段的壁厚t满足如下函数关系：
[0071]
a＝(kφ+π)*10-3
*t-α
[0072]
其中，19≤k≤21.5且0.92≤α≤0.98。优选的，设置k＝21.02；对于α，对其进行进一步分析后发现其随铜套管过渡段的外径φ增大而逐渐减小。故优选的，对于φ≤10mm的铜钢钎焊连接结构α可选取0.97；对于10mm＜φ≤30mm铜钢钎焊连接结构α可选取0.96；对于30mm＜φ≤50mm的铜钢钎焊连接结构α可选取0.95或0.94；而对于φ＞50mm的铜钢钎焊连接结构α可选取0.93。然而，本发明对此不作任何限定。在设计时，基于给定的铜套管过渡段的外径φ和壁厚t，设计人员可结合有限次的试验在0.92≤α≤0.98内调整α的取值，在19≤k≤21.5内调整k的取值以实现最优的套接长度设计。
[0073]
在进行产品设计时，基于给定的铜套管过渡段的外径φ和壁厚t，设计人员可通过上述长度预测模型来确定长度临界值(l0+l1)
min
，进而实现长度l0+l1的精确控制以使不锈钢产品与设备端外部铜管路焊接后仍然具有足够的焊接强度和焊接密封性。进一步，以长度临界值(l0+l1)
min
为基础的铜套管2长度控制还实现了铜材料成本的控制，即实现产品性能和成本的双向平衡。基于给定的铜套管过渡段22的外径φ和壁厚t通过长度预测模型进行铜钢钎焊连接结构在未试验前的套接长度初步设计，不仅极大地提升了开发速度、降低了市场风险且这种设计方式也不再高度依赖于设计人员的个人经验，设计更加简单、通用性更好。
[0074]
在获得上述长度预测模型后，为确定长度预测模型的可信度需要对长度预测模型进行验证。分别将附表二中36件位于长度临界值的试验样品中铜套管过渡段22处的外径φ、壁厚t代入上述长度预测模型内，预测每个试验样品中铜套管2内套于不锈钢管连接段12上的长度临界值(l0+l1)
min’并计算实际长度临界值(附表一中的(l0+l1)
min
)和预测长度临界值(l0+l1)
min’之间的误差，所述误差＝[(l0+l1)
min-(l0+l1)
min’)/(l0+l1)
min
。对模拟数据进行汇总后如表三所示，所有试验样品的实际长度临界值(l0+l1)
min
和预测长度临界值(l0+l1)
min’之间的误差均在5％内。该误差结果证明上述长度预测模型具有足够的可信度，在不锈钢产品和设备端外部铜管路焊接时可为铜套管的套接深度提供准确地指导，在保证设备端外部铜管路焊接后钎焊层仍然能满足耐压性和爆破压力要求的同时精确控制铜套管2的长度以实现材料用量的控制。
[0075]
长度预测模型确定了铜套管2内套于不锈钢管连接段12上的长度l0+l1的临界值。然而，在实际运用过程中基于成本控制，优选的设置长度l0+l1小于等于3φ或50mm中的较小者；即(l0+l1)
min’≤l0+l1≤min(3φ，50mm)。
[0076]
根据长度预测模型确定铜套管2内套于不锈钢管连接段12内的长度l0+l1后，如图1和图2所示，在不锈钢管连接段12与本体段11的交接处设置一向不锈钢管1中心方向凸起
以限定铜套管上第一连接段21端面的不锈钢定位环13。在装配时，基于不锈钢定位环13的定位装配可确保铜套管2的实际套接装配长度符合设计要求，同时不锈钢定位环13还有效避免了铜套管2的过度插入。同样的，在铜套管过渡段22与第一连接段21的交接处设置有一向铜套管2中心方向凸起以限定外部管路20端面的铜套管定位环24。铜套管定位环24为设备端外部铜管路20的套接装配提供依据以确保实际装配长度满足设计所需的l0≥0.3l的要求；于此同时，基于铜套管定位环24的限位亦可避免了外部铜管路20的过度插入。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，不锈钢管上也可以设置不锈钢定位凸点进行定位；同样的，铜套管上亦可采用铜套管定位凸点进行定位。
[0077]
图3所示为本发明另一实施例提供的铜钢钎焊连接结构，其与本实施例提供的区别在于：不锈钢管连接段12’为扩口结构，铜套管上第一连接段21和过渡段22均为直管段，不锈钢管连接段12’上的扩口变径段121’限定铜套管上第一连接段21的端面以确保长度l0+l1满足基于长度预测模型所作的设计要求。而铜套管过渡段22与第一连接段21的交接处则设置有一向铜套管2中心方向凸起以限定外部管路20端面的铜套管定位环24。
[0078]
图4和图5所示为本发明另一实施例提供的铜钢钎焊连接结构，其与本实施例提供的区别在于：不锈钢管连接段12’为扩口结构，铜套管上第一连接段21’为与其相匹配的缩口结构。基于不锈钢管连接段12’上的扩口变径段121’对铜套管2第一连接段21’的限定可确保长度l0+l1满足基于长度预测模型所作的设计要求。同样的，基于铜套管第一连接段21’上缩口变径段211’的限定则可确保实际装配后过渡段22的长度l0满足l0≥0.3l的设计要求。
[0079]
另一方面，本实施例还提供一种制冷配件。具体的，该制冷配件为设置在节流装置与蒸发器之间，用于将从节流装置流出的制冷剂均匀等量地分配到蒸发器的各个分流支路中的分液器。如图6和图7所示，分液器40包括不锈钢本体41、不锈钢端盖42、输入管43以及多根支管44。不锈钢端盖42盖合焊接于不锈钢筒体41，位于不锈钢端盖42下方的不锈钢筒体41内区域形成本体混合腔410，不锈钢本体41的底部具有多个分流支管孔(在图6中分流支管孔内安装了支管，故未进行标号)，端盖42上具有输入管孔421。
[0080]
于本实施例中，分液器的输入管43采用本实施例提供的铜钢钎焊连接结构。具体的，不锈钢管本体段11从端盖42上的输入管孔421伸入至本体混合腔410，不锈钢管本体段11焊接连接于输入管孔421上的翻边部422。铜套管2上的第一连接段21和过渡段22内套于不锈钢管连接段12’，输入管43侧的外部铜管路内套连接于铜套管上的第二连接段23和过渡段22。在该分液器的输入管43中，不锈钢管连接段12’为图3所示的扩口结构，不锈钢管连接段12’上的扩口变径段121’限定铜套管上第一连接段21的端面以使铜套管2内套于不锈钢管连接段12内的长度l0+l1(第一连接段和过渡段的总轴向长度)满足本实施例上述建立的长度预测模型。而铜套管2上第一连接段21和过渡段22均为直管段，第一连接段21和过渡段22的交接处设置有铜套管定位环24以限定外部铜管路的内套插入深度，确保铜套管过渡段22的轴向长度l0满足l0≥0.3l，l为铜套管上过渡段22和第二连接段23的总轴向长度。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，亦可设置不锈钢管本体段、铜套管第一连接段以及铜套管过渡段均为直管段；亦或者，不锈钢管本体段为扩口结构，而铜套管上第一连接段和过渡段均为直管段。
[0081]
在本实施例提供的分液器中，铜钢钎焊连接结构直接作为分液器的输入管43，不
锈钢管本体段11上具有过流断面缩小以节流降压的收缩区111。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，铜钢钎焊连接结构也可经不锈钢节流管连接至不锈钢端盖上的输入管孔；此时，铜钢钎焊连接结构和不锈钢节流管共同形成分液器的输入管。
[0082]
如图6和图7所示，本实施例提供的分液器还包括设置于本体混合腔410内的混合导流板45，混合导流板45上具有导流板混合腔451和节流导流孔452。不锈钢管本体段11输入的制冷剂在导流板混合腔451进行一次混合；一次混合后的制冷剂沿导流板混合腔451回流并经节流导流孔452高速输入至本体混合腔410内进行二次混合。基于混合导流板45所形成的制冷剂经多次混合和高速节流后极大地提高了制冷剂气液两相的混合均匀性。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，分液器内也可设置其它制冷剂混合结构或分流结构。
[0083]
尽管本实施例以分液器输入管为例进行说明铜钢钎焊连接结构的应用。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，如图8所示，本发明提供的铜钢钎焊连接结构同样适用于分液器上作为输出管的支管44。具体的，不锈钢管本体段11焊接连接于不锈钢本体41底部的分流支管孔内(在图8中分流支管孔内安装了支管，故未进行标号)，分液器支管侧的外部铜管路内套插入于铜套管上过渡段22和第二连接段23。在该分液器的支管44中，铜套管过渡段22的轴向长度l0满足l0≥0.3l，l为铜套管上过渡段22和第二连接段23的总轴向长度；铜套管2内套于不锈钢管连接段12内的长度l0+l1(第一连接段和过渡段的总轴向长度)将满足本实施例上述建立的长度预测模型。亦或者，于其它实施例中，分液器的输入管和支管均采用本实施例提供的铜钢钎焊连接结构。
[0084]
在图8所示的分液器中，本体混合腔410内还设置有分流板45’，分流板45’将输入至本体混合腔410内的制冷剂均匀分配至多个支管44内。
[0085]
本实施例提供的铜钢钎焊连接结构可应用于任何不锈钢产品与设备端外部铜管路之间焊接。铜钢钎焊连接结构内的不锈钢管可分体式连接于不锈钢产品，亦可与不锈钢产品一体成型。外部铜管路也并不限定于设备端管路上的铜连接管，其也可以为设备端铜制冷配件的输入管或输出管。
[0086]
图9至图12所示为其它实施例提供的包括铜钢钎焊连接结构的制冷配件的结构示意图，制冷配件40’可为储液器、压缩机、消音器、气液分离器以及干燥过滤器中的任一种。在图9至图12中，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管焊接连接于制冷配件上的输入管孔；而在图13中，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管则与制冷配件本体一体成型。
[0087]
具体的，如图9所示，制冷配件40’包括不锈钢本体41’和盖合焊接于不锈钢本体41’的不锈钢端盖42’，不锈钢端盖42’上具有装配孔421’。铜钢钎焊连接结构中，不锈钢管本体段11内套焊接于装配孔421’上的翻边部422’，铜套管2的第一连接段21和过渡段22内套焊接于不锈钢管连接段12。在图9中，不锈钢管的连接段12和铜套管2均为直管段。不锈钢管连接段12与本体段11的交接处具有一向不锈钢管1中心方向凸起以限定铜套管上第一连接段21端面的不锈钢定位环13。同样的，铜套管过渡段22与第一连接段21的交接处具有一向铜套管2中心方向凸起以限定外部管路端面的铜套管定位环24。在图9所示的制冷配件中，铜套管过渡段22的轴向长度l0满足l0≥0.3l，l为铜套管上过渡段22和第二连接段23的总轴向长度；铜套管2内套于不锈钢管连接段12内的长度l0+l1(第一连接段和过渡段的总轴向长度)将满足本实施例上述建立的长度预测模型。
[0088]
图10与图9的区别在于：不锈钢管1与制冷配件40’上的装配孔421’的连接方式不同以及不锈钢管连接段12’和铜套管第一连接段21’的结构不同。具体的，如图10所示，与装配孔421’相连接的不锈钢管本体段11’呈扩口结构，该扩口结构伸入不锈钢端盖42’上的装配孔421’内并贴合焊接于装配孔421’的内壁。于本实施例中，不锈钢管连接段12’呈扩口结构；对应的，铜套管的第一连接段21’亦为与其相配合的缩口结构。同样的，在图10所示的制冷配件中，铜套管过渡段22的轴向长度l0满足l0≥0.3l，l为铜套管上过渡段22和第二连接段23的总轴向长度；铜套管2内套于不锈钢管连接段12’内的长度l0+l1(第一连接段和过渡段的总轴向长度)将满足本实施例上述建立的长度预测模型。
[0089]
图11所示的制冷配件与图10基本相似，区别在于：图11中不锈钢管1与制冷配件40’上的装配孔421’的连接方式不同。具体的，在图11中，不锈钢管本体段11内套焊接于装配孔421’上的翻边部422’。
[0090]
图12所示为另一种具有铜钢钎焊连接结构的制冷配件40’，制冷配件包括一体成型的不锈钢本体41’和不锈钢端盖42’，不锈钢端盖42’上具有装配孔421’，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段11焊接连接于装配孔421’。铜套管2上的第一连接段21和过渡段22内套焊接于不锈钢管连接段12，外部铜管路则内套连接于铜套管2上的过渡段22和第二连接段23。同样的，在该结构中，铜套管过渡段22的轴向长度l0满足l0≥0.3l，l为铜套管上过渡段22和第二连接段23的总轴向长度；铜套管2内套于不锈钢管连接段12内的长度l0+l1(第一连接段和过渡段的总轴向长度)将满足本实施例上述建立的长度预测模型。
[0091]
在图12中，不锈钢管连接段12、铜套管第一连接段21以及铜套管过渡段22均为直管段。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，不锈钢管连接段亦可为扩口结构；而铜套管的第一连接段则可为与其相匹配的缩口结构。或者，不锈钢管连接段为扩口结构，而铜套管上第一连接段和铜套管过渡段仍然为直管段。
[0092]
图13所示的制冷配件与图12所示的基本相同，区别在于：在图13中，不锈钢管本体41’、不锈钢端盖42’以及铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管1三者经旋压后一体成型。在该结构中，不锈钢管本体11可以理解为不锈钢管1和不锈钢端盖42’之间的过渡段，而不锈钢管连接段12则与铜套管2套接。而对于铜套管2的连接方式以及长度l0，l1+l0均与图12所示的制冷配件相同，在此不赘述。
[0093]
图14所示为铜钢钎焊连接结构应用于流体分/集器上的结构示意图。具体的，当流体经汇集管401输入并经主管402分配至多根支管403输出时，多个支管403作为流体分/集器的输出管。而当流体经多根支管403输入并经主管402汇集至汇集管401时，多根支管403则作为流体分/集器的输入管。
[0094]
如图14和图15所示，流体分/集器40’包括汇集管401、主管402以及多根支管403，主管402的管壁上具有多个支管孔4021和汇集管孔4022；其中，汇集管401和支管403均采用铜钢钎焊连接结构。对于汇集管401而言，主管402上的汇集管孔4022连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段11，铜套管2上的第一连接段21’和过渡段22内套连接于不锈钢管连接段12’，位于流体分/集器汇集管401侧的外部铜管路内套插入于铜套管上的第二连接段23和过渡段22。而对于支管403而言，主管402上的支管孔4021连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段11，铜套管2上的第一连接段21和过渡段22内套连接于不锈钢管连接段12’，位于流体分/集器支管侧的外部铜管路内套插入于铜套管上的第二连接段23和过渡
段22。
[0095]
在图14和图15中，汇集管401和支管403采用不同的铜钢钎焊连接结构。具体的，在汇集管401上，不锈钢管连接段12’为扩口结构；相对应的，铜套管上的第一连接段21’为与其相匹配的缩口结构。而在支管403上，不锈钢管连接段12’亦为扩口结构，但铜套管第一连接段21和过渡段22均为直管段且两者的交接处具有向铜套管2中心方向凸起的用于限定外部铜管路插入深度的铜套管定位环24。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，汇集管和支管亦可采用不锈钢管连接段、铜套管第一连接段以及铜套管过渡段均为直管段的铜钢钎焊连接结构；两者所采用铜钢钎焊连接结构也可不相同。
[0096]
尽管汇集管401和支管403上的铜钢钎焊连接结构略有不同，但对于铜套管2而言，两者中铜套管过渡段22的轴向长度l0均满足l0≥0.3l，l为铜套管上过渡段22和第二连接段23的总轴向长度；铜套管2内套于不锈钢管连接段12内的长度l0+l1(第一连接段和过渡段的总轴向长度)亦均将满足本实施例上述建立的长度预测模型。
[0097]
尽管本实施例以流体分/集器中的汇集管和支管均采用铜钢钎焊连接结构为例进行说明。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，也可仅流体分/集器的汇集管采用铜钢钎焊连接结构；或者，仅流体分/集器上支管采用铜钢钎焊连接结构。
[0098]
在图14和图15所示的流体分/集器为用于传输制冷剂的集气管或集液管。然而，本发明对此不作任何限定。当流体分/集器为用于传输水的分水器或集水器时，其汇集管和/或支管同样可采用本发明所提供的铜钢钎焊连接结构。
[0099]
综上所述，本发明提供的铜钢钎焊连接结构中外部铜管路内套插入于铜套管上的过渡段以使不锈钢管、铜套管以及外部铜管路三者在过渡段处重叠。通过控制过渡段的轴向长度l0占过渡段和第二连接段的总轴向长度l的比值来弥补铜套管经炉中钎焊后晶粒度增大而导致的耐压性下降的问题，确保焊接后的产品在爆破压力和疲劳寿命上均能满足设计要求。于此同时，基于给定的铜套管过渡段的外径φ和壁厚t，通过长度预测模型精确控制铜套管插入不锈钢管的长度l0+l1，在确保设备端焊接后铜套管和不锈钢管之间仍然具有不受二次焊熔影响的钎焊层以保证焊接密封和焊接强度的前提下，选取经济效益最优的铜套管插入深度以实现焊接性能和铜材料成本的均衡控制。
[0100]
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
[0101]
在表一至表三中，铜套管过渡段的外径φ、铜套管过渡段的壁厚t、实际长度临界值(l0+l1)
min
以及预测长度临界值(l0+l1)
min’的单位均为mm。
[0102]
表一
[0103]
[0104]
[0105][0106]
表二
[0107][0108]
表三
[0109]
φt(l1+l0)mincρλa(l1+l0)min'误差60.351.203900.0089370.003551.24-3.15％60.501.253900.0089370.002501.28-2.34％60.801.353900.0089370.001581.37-1.33％61.101.453900.0089370.001161.47-1.09％9.520.351.853900.0089370.005631.92-3.74％9.520.551.953900.0089370.003611.98-1.35％9.520.802.003900.0089370.002502.05-2.44％9.521.102.103900.0089370.001842.15-2.23％12.70.502.503900.0089370.005292.58-3.33％12.70.702.603900.0089370.003802.64-1.55％12.70.902.703900.0089370.002982.71-0.28％12.71.202.803900.0089370.002262.81-0.33％15.880.653.203900.0089370.005113.25-1.53％15.880.903.303900.0089370.003733.34-1.15％15.881.203.403900.0089370.002833.45-1.35％
15.881.353.453900.0089370.002533.50-1.49％250.705.003900.0089370.007495.06-1.20％250.905.003900.0089370.005875.14-2.80％251.205.203900.0089370.004455.26-1.20％251.405.203900.0089370.003845.34-2.74％320.906.503900.0089370.007516.52-0.38％321.206.503900.0089370.005706.67-2.55％321.406.503900.0089370.004926.76-3.98％321.606.803900.0089370.004346.86-0.85％451.209.003900.0089370.008019.27-2.95％451.409.503900.0089370.006929.381.28％451.609.503900.0089370.006109.500.05％451.909.503900.0089370.005199.66-1.65％501.3010.203900.0089370.0082510.33-1.27％501.6010.203900.0089370.0067810.52-3.09％501.8010.503900.0089370.0060710.64-1.29％502.0010.703900.0089370.0055010.75-0.47％701.5014.003900.0089370.00100814.49-3.53％701.8014.503900.0089370.0085014.73-1.60％702.0014.503900.0089370.0077014.87-2.56％702.2015.003900.0089370.0070515.02-0.15％

技术特征：
1.一种铜钢钎焊连接结构，其特征在于，包括：不锈钢管，包括本体段和连接段；铜套管，包括第一连接段、过渡段以及第二连接段，所述第一连接段和过渡段内套焊接于不锈钢管的连接段，所述过渡段和第二连接段外套焊接于外部铜管路；所述不锈钢管、铜套管以及外部铜管路三者在过渡段处重叠且过渡段的轴向长度为l0，第一连接段的轴向长度为l1且l1≥0，过渡段和第二连接段的总轴向长度为l；l0≥0.3l且l0+l1满足如下长度预测模型：其中，c为铜材料的比热容；ρ为铜材料的密度；λ为铜材料的导热系数；φ为铜套管过渡段的外径；t为铜套管过渡段的壁厚；系数a满足：0.11≤a≤1.02。2.根据权利要求1所述的铜钢钎焊连接结构，其特征在于，系数a随铜套管过渡段的外径φ单调递增且随铜套管过渡段的壁厚t单调递减。3.根据权利要求1所述的铜钢钎焊连接结构，其特征在于，系数a与铜套管过渡段的外径φ和铜套管过渡段的壁厚t满足如下函数关系：a(kφ+π)*10-3
*t-α
其中，19≤k≤21.5且0.94≤α≤0.98。4.根据权利要求1所述的铜钢钎焊连接结构，其特征在于，所述不锈钢管的连接段、铜套管的第一连接段以及铜套管的过渡段均为直管段；不锈钢管上连接段与本体段的交接处具有一向不锈钢管中心方向凸起以限定铜套管上第一连接段端面的不锈钢定位环或不锈钢定位凸点；铜套管上，过渡段与第一连接段的交接处具有一向铜套管中心方向凸起以限定外部管路端面的铜套管定位环或铜套定位凸点。5.根据权利要求1所述的铜钢钎焊连接结构，其特征在于，不锈钢管的连接段为扩口结构，铜套管的第一连接段和过渡段均为直管段，不锈钢管连接段上的扩口变径段限定铜套管上第一连接段的端面。6.根据权利要求1所述铜钢钎焊连接结构，其特征在于，不锈钢管的连接段为扩口结构，铜套管上的第一连接段经缩口后内套连接于不锈钢管的连接段。7.一种制冷配件，其特征在于，所述制冷配件为分液器、储液器、压缩机、消音器、气液分离器、干燥过滤器以及流体分/集器中的任一种，所述制冷配件的输入管和/或输出管包括权利要求1～6任一项所述的铜钢钎焊连接结构。8.根据权利要求7所示的制冷配件，其特征在于，所述制冷配件为分液器且其包括不锈钢本体和不锈钢端盖，所述分液器的输出管为多个支管；当分液器的输入管包括铜钢钎焊连接结构时，不锈钢管本体段直接连接于不锈钢端盖上的输入管孔或者经不锈钢节流管连接至不锈钢端盖上的输入管孔，铜套管上的过渡段和第二连接段外套连接于分液器输入管侧的外部铜管路；当分液器的支管为铜钢钎焊连接结构时，不锈钢管本体段连接于不锈钢本体上的分流支管孔，铜套管上的过渡段和第二连接段外套连接于分液器支管侧的外部铜管路。9.根据权利要求7所述的制冷配件，其特征在于，所述制冷配件包括相互盖合焊接的不
锈钢本体和不锈钢端盖，不锈钢端盖上具有装配孔，不锈钢端盖上的装配孔连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段。10.根据权利要求7所述的制冷配件，其特征在于，所述制冷配件包括一体成型的不锈钢本体和不锈钢端盖，不锈钢端盖上具有装配孔，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段焊接连接于所述装配孔；或者，所述制冷配件包括不锈钢本体和不锈钢端盖，铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管连接于不锈钢端盖，不锈钢本体、不锈钢端盖以及不锈钢管三者一体成型。11.根据权利要求7所述的制冷配件，其特征在于，所述制冷配件为流体分/集器，所述流体分/集器包括汇集管、主管以及多根支管，主管管壁上具有汇集管孔和多个支管孔，所述汇集管和/或支管采用铜钢钎焊连接结构；当所述汇集管采用铜钢钎焊连接结构时，主管上的汇集管孔连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段；当所述支管采用铜钢钎焊连接结构时，主管上的支管孔连接于铜钢钎焊连接结构中的不锈钢管本体段。

技术总结
本发明提供一种铜钢钎焊连接结构和制冷配件，铜钢钎焊连接结构包括不锈钢管和铜套管。不锈钢管包括本体段和连接段。铜套管包括第一连接段、过渡段以及第二连接段，第一连接段和过渡段内套焊接于不锈钢管的连接段，过渡段和第二连接段外套焊接于外部铜管路；不锈钢管、铜套管以及外部铜管路三者在过渡段处重叠且过渡段的轴向长度为L0，第一连接段的轴向长度为L1且L1≥0，过渡段和第二连接段的总轴向长度为L；L0≥0.3L且L0+L1大于等于长度预测模型所预测的长度临界值。通过长度预测模型精确控制L0+L1，在确保设备端焊接后钎焊层仍能满足焊接性能要求的前提下选取经济效益的L0+L1以实现焊接性能和铜材料成本的均衡控制。以实现焊接性能和铜材料成本的均衡控制。以实现焊接性能和铜材料成本的均衡控制。


技术研发人员：斯壮伟
受保护的技术使用者：含山瑞可金属有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/4