“我們用了10噸銅，實驗了無數次，才發現與世界權威焊接方法相反的創意才是真正的解決之道，這個創意造就了空調銅鋁連接管這個新型產品。”中國海洋大學材料科學與工程研究院高級工程師趙越對記者說。


趙越所說的是，被稱為世界級難題的、適合于工業化生產的薄壁銅鋁管焊接技術，是空調器連接管鋁代銅的關鍵技術。說它是世界難題并非夸大其詞，不少發達國家研究了多年，工業上只能實現焊接壁厚1.0毫米以上銅鋁管，但比這薄的銅鋁管焊接技術一直沒有突破。“而我們要解決的是，可用于空調器生產的薄壁銅鋁管對接焊問題。”

傳統上，空調產品的制冷管路用的都是銅管。但銅一直是全球性緊缺資源，銅的價格飛漲，已經影響到空調產業的發展。而我國的鋁資源比較豐富，鋁產業也比較發達。因此，空調制冷管路用鋁代銅成為大勢所趨。

用鋁代銅，最關鍵的技術就是銅鋁管對接焊問題。為此，在國內焊接行業頗有名氣的青島市海青機械總廠聯合中國海洋大學，組成了課題攻關團隊，主動承擔起了這項技術的攻關任務。

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，形成的結果就是鋁化了，銅可能還只是發軟。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、擴散焊、儲能焊、摩擦焊等方法，通過施加焊接助劑，也可以實現銅鋁焊接，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、工藝復雜，不適合工業化生產。一些國家嘗試利用銅鋁共晶組織構成焊縫，實現薄壁銅鋁焊接，并為此進行了廣泛的研究，但沒有實現工業化應用。空調制冷管路的管壁非常薄，只有發明新的焊接方法形成薄壁銅鋁管的工業化焊接生產，才能真正實現在空調制冷管路上用鋁代替銅的目標。

“一開始我們遵循著利用銅鋁共晶組織構成焊縫的思路進行實驗，結果發現，由于管壁太薄，共晶組織十分脆弱，因此，焊縫質量非常差，甚至用手一撕就撕下來了。于是，我們便開始尋找全新的創意。”趙越回憶說。

新創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進行實驗，有的管路焊接起來能撕下來，而有的撕不下來，通過分析，他們發現，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現共晶組織。

為什么沒有銅鋁共晶組織的焊縫，反而有效呢？經過深入研究，課題組發現，實際上銅鋁共晶組織是形成虛焊的“罪魁禍首”，薄壁銅鋁管焊接的關鍵是將銅鋁共晶組織從焊縫中清除掉，否則焊縫機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。

弄清了原由，課題組開始了無共晶組織焊接法的研發，經過一年半時間的研究，歷經了數萬次反復實驗，他們對壓力參數、電氣參數、尺寸參數以及材料成分偏差等多種因素都了然于心，終于發明成功了一種全新的焊接法————電阻壓力焊接法，這種焊接法可以在焊接中實現焊縫中無銅鋁共晶組織、銅鋁原子結合，焊縫非常牢固，經過拉伸、彎曲、壓扁等各種機械試驗，都沒有出現任何縫隙。由此，以這種焊接法為技術核心的“銅鋁空調連接管”項目獲得了國家發明專利，并被科技部、商務部、國家質檢總局和國家環保總局四部委聯合確定為國家重點新產品。目前，這一項目正在申請國際發明專利。

青島市海青機械總廠采用薄壁銅鋁管焊接技術生產的“銅鋁空調連接管”投入市場后，由于其銷售價格比銅管降低了一半，加上其性能、使用壽命和安裝方便度都優于純粹的銅管，迅速贏得了空調廠商的青睞，產品供不應求。目前，國內大部分空調企業應用了這一技術產品，韓國、日本的空調企業也開始使用此項技術產品。同時，其產品質量也經受住了市場的檢驗，從2004年投產以來，累計投放市場近600萬套“銅鋁空調連接管”，合格率達100%。

“由此，我們贏得了一個全新的市場。”趙越說，“僅以我國空調市場計算，每年5000萬套的銷售量，意味著每年將有近20億元的銅鋁連接管市場容量，同時還將減少5萬噸的用銅量。”
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