“我們用了10噸銅，實驗了無數(shù)次，才發(fā)現(xiàn)與世界焊接方法相反的創(chuàng)意才是真正的解決之道，這個創(chuàng)意造就了空調(diào)銅鋁連接管這個新型產(chǎn)品。”中國海洋大學(xué)材料科學(xué)與工程研究院工程師趙越對記者說。

趙越所說的是，被稱為*難題的、適合于工業(yè)化生產(chǎn)的薄壁銅鋁管焊接技術(shù)，是空調(diào)器連接管鋁代銅的關(guān)鍵技術(shù)。說它是世界難題并非夸大其詞，不少發(fā)達(dá)國家研究了多年，工業(yè)上只能實現(xiàn)焊接壁厚1.0毫米以上銅鋁管，但比這薄的銅鋁管焊接技術(shù)一直沒有突破。“而我們要解決的是，可用于空調(diào)器生產(chǎn)的薄壁銅鋁管對接焊問題。”

傳統(tǒng)上，空調(diào)產(chǎn)品的制冷管路用的都是銅管。但銅一直是性緊缺資源，銅的價格飛漲，已經(jīng)影響到空調(diào)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而我國的鋁資源比較豐富，鋁產(chǎn)業(yè)也比較發(fā)達(dá)。因此，空調(diào)制冷管路用鋁代銅成為大勢所趨。

用鋁代銅，zui關(guān)鍵的技術(shù)就是銅鋁管對接焊問題。為此，在國內(nèi)焊接行業(yè)頗有名氣的青島市海青機(jī)械總廠聯(lián)合中國海洋大學(xué)，組成了課題攻關(guān)團(tuán)隊，主動承擔(dān)起了這項技術(shù)的攻關(guān)任務(wù)。

薄壁銅鋁焊接之所以被稱為世界難題，是有其客觀因素的。銅的熔點是1083攝氏度，鋁的熔點是660攝氏度，這相差400多攝氏度的熔點，形成的結(jié)果就是鋁化了，銅可能還只是發(fā)軟。更困難的是，鋁還會天然地在表面生成氧化膜，由于制冷管路有潔凈度要求，這層氧化膜不能用添加助劑的方法清除，也很難用物理方法清除，而這層氧化膜的熔點又達(dá)2000攝氏度，這三個不同的熔點，致使銅鋁焊接極易形成虛焊甚至焊不上。過去，采用一些特種焊接方法，如爆炸焊、擴(kuò)散焊、儲能焊、摩擦焊等方法，通過施加焊接助劑，也可以實現(xiàn)銅鋁焊接，但這些方法或者只能完成1.0毫米以上銅鋁管焊接，或者由于成本高、工藝復(fù)雜，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。一些國家嘗試?yán)勉~鋁共晶組織構(gòu)成焊縫，實現(xiàn)薄壁銅鋁焊接，并為此進(jìn)行了廣泛的研究，但沒有實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。空調(diào)制冷管路的管壁非常薄，只有發(fā)明新的焊接方法形成薄壁銅鋁管的工業(yè)化焊接生產(chǎn)，才能真正實現(xiàn)在空調(diào)制冷管路上用鋁代替銅的目標(biāo)。

“一開始我們遵循著利用銅鋁共晶組織構(gòu)成焊縫的思路進(jìn)行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于管壁太薄，共晶組織十分脆弱，因此，焊縫質(zhì)量非常差，甚至用手一撕就撕下來了。于是，我們便開始尋找全新的創(chuàng)意。”趙越回憶說。

新創(chuàng)意來源于大量的實驗和剖析。

課題組采用的焊接方法是通常采用的電阻焊接法，他們開始嘗試不斷地增加壓力參數(shù)進(jìn)行實驗，有的管路焊接起來能撕下來，而有的撕不下來，通過分析，他們發(fā)現(xiàn)，凡是能撕下來的，都形成了共晶組織，而撕不下來的卻沒有發(fā)現(xiàn)共晶組織。

為什么沒有銅鋁共晶組織的焊縫，反而有效呢？經(jīng)過深入研究，課題組發(fā)現(xiàn)，實際上銅鋁共晶組織是形成虛焊的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;，薄壁銅鋁管焊接的關(guān)鍵是將銅鋁共晶組織從焊縫中清除掉，否則焊縫機(jī)械性能差的弱點將暴露無遺，這也是薄壁銅鋁管不容易焊接的真正原因。