空调换热器的密封与自动涂胶技术实践研究

施芬芬

摘 要： 空調具有制热和制冷功能，而空调换热器则是空调的核心部件，其密封工艺对换热器非常重要，直接影响到换热器的换热效率。针对密封胶对换热器的换热性能和空调器的性能，分析了空调换热器的密封部件、材料生产和制造工艺，探讨了空调换热器的密封和换热原理，并从产品设计、密封材料、工艺可靠性和自动化等方面进行了研究。结果表明：新开发的空调换热器密封技术应用于空调生产线，提高了工业自动化水平，密封性能可靠。

关键词： 空调换热器；密封技术；密封胶

中图分类号： TM425；TQ436+.6

文献标志码： A  文章编号： 1001-5922（2023）08-0024-03

Research and application of sealing technology for air conditioner heat exchangers

SHI Fenfen

（ China Railway No.1 Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi’an 71004，China）

Abstract： Air conditioners have the functions of heating and cooling，and the heat exchanger is the core component of it.The sealing process of the heat exchanger is crucial as it directly affects the heat transfer efficiency.This paper analyzed the sealing components，material production，and manufacturing processes of air conditioner heat exchangers，and explored the sealing and heat transfer principles of the heat exchanger.Research was conducted from the aspects of product design，sealing materials，process reliability，and automation.The results showed that the newly developed sealant technology for air conditioner heat exchangers，when applied to the production line，improved the level of industrial automation and ensures reliable sealing performance.

Key words： air conditioner heat exchanger;sealing technology;sealant

换热器作为空调的主要部件，其密封性直接影响空调的运行效率，决定了空调能效、使用寿命。丁基橡胶（俗称密封胶泥）和卡勾固定密封被广泛使用，并由工人手动组装。密封胶泥的分离直接影响空调换热器的关键性能，如能效、容量、冷凝和噪音，产品可靠性难以满足客户质量要求[1]。

1 空调换热器密封概述

空调换热器通常由许多部件组成，在这些部件之间的接头处有一定的间隙或连接处换热片比较薄。一般情况下要连接密封部件，如图1所示。目前，空调行业中空调换热器的密封部件通常由丁基合成橡胶（俗称密封胶泥）、海绵、塑料密封条等材料制成。由于材料生产和制造工艺的影响，产品的质量和性能受到不同程度的影响。

（1） 密封胶泥和海绵密封。由于密封胶剂和海绵材料的性能、制造工艺的一致性以及包装和运输的影响等因素，密封胶剂和海绵变形脱落，导致换热器密封不良，严重影响产品质量和性能[2]；

（2） 塑料密封条。在空调的制冷和制热条件下，塑料材质存在热胀冷缩甚至变形，导致换热器密封不良，严重影响空调产品的冷凝性能、噪音、舒适性和质量[3]；

（3） 密封胶泥、海绵、塑料密封条密封。生产过程需要进行人工装配，无法实现自动化，所以存在成本高、效率低的问题。如下图1所示为空调换热器密封示意图。

2 试验概况

2.1 试验材料

空调换热器在空调中起到换热的作用，密封胶

用来对换热器组件连接处进行密封、粘接，确保换热  器的化热性能和空调器的性能。基于空调换热器的密封性、性能要求、可靠性和舒适性等条件，确定密封胶选型的技术条件[4]。基于选型技术条件，结合

生产工艺要求，从各种材料表干时间、固化时间、高温性能、低温性能等维度来分析选型。另外，空调的电加热体为额定工作状态，换热器处于高温运行，所用密封材料要满足制热工况下的性能和粘接性能。而为了确保空调的舒适，密封材料要在高温状态下不产生影响人体健康或人体不适的气体。选择聚烯烃类密封胶进行密封[5]。

2.2 实验数据准备

聚烯烃类密封胶属于高分子热塑性密封胶，主要性能指标粘度、拉伸强度、开放时间、固 化时间、软化点、断裂伸长率等。基于高分子材料老化原理，主要分为热老化、光老化，根据空调产品使用工况、环境来进行验证。在不同温度下对取样件进行测试，分别持续240、480、720、960、1 200、1 440 h后，验证样品质量，观察是否出现裂变、老化等情况[6-7]。在长时间高温实验下，胶品的外观色泽出现轻微变黄、加深，未出现老化、裂变等现象，物性指标之软化点、拉伸强度、稀稠度等均无改变，伸长率存在波动，但是基本在300%以上。高温性能指标图如表1所示。

經过长期低温耐久性测试，胶品的外观和颜色没有明显变化，也没有老化、开裂或其他现象的迹象。软化点、稀稠度和抗拉强度指标的物性指标没有变化，而伸长率可能有一些变化，但一般在300%以上。低温性能指标如表2所示。

根据DSC分析和相关研究表明，在温度小于等于80 ℃时，可以得到 t=8.19a 。因此，聚烯烃材料热老化的寿命常数a如表3所示[8]。

正常情况下，空调制热工作极限温度大约为80 ℃，热老化寿命常数 a=2.93 ，则可以得知材料有效寿命为： t =8.19 a =8.19×2.93≈24年。

因此，在测试高分子材料的热老化和光老化时，聚烯烃材料的使用寿命长达24年，高于空调的10年使用寿命。基于此，聚烯烃材料符合空调质量和可靠性要求，使用寿命为10年[9-10]。

3 空调换热器密封技术实践方案

聚烯烃密封胶作为一种热熔型的固体密封胶，需要使用设备熔胶。利用技术创新理论，开发了自动机器人密封技术、可追溯技术、信息管理技术和设备防错技术。实现了换热器的自动上料、定位、检测、自动机器人牵引、自动密封、自动切割和信息控制的全过程自动化和计算机自动化[11]。技术改造的同时，克服传统工艺的局限性，彻底消除传统工艺对手工装配的依赖和人为因素对装配质量一致性的影响，提高工艺方法的稳定性和制造工艺的可靠性。机器人全自动密封技术的设备包括自动涂胶机器人、熔胶设备、六轴机器人、自动送料机构等，实现蒸发器的自动送料、检测、机器人自动取料、自动涂胶、自动下料，完成全流程自动化生产[12]。

为了有效控制生产工艺和设备的稳定性、一致性，同时确保粘胶剂的可靠性与稳定性。利用防错技术，建立设备防火墙，避免因为设备异常而出现不良产品流入市场的情况。对于设备工艺进行参数自动化监控、信息化管理。采用信息技术实现空调换热器需要使用到的胶机变频器的故障自动报警，实现高温保护、温控参数自动检测、自动监控[13]。

4 密封胶可靠性实验与结果分析

为了确保密封胶的可靠性、铜管的兼容性、密封胶与换热器粘接可靠性，以及、密封胶与换热器翅片。研究根据空调环境、使用工况、空调器产品可靠性要求分别进行试验验证。根据安全和质量要求，将密封胶置于120 ℃的恒温箱中48 h，胶不熔化这意味着满足安全使用和质量要求。然后将密封胶放置在-20、-30 ℃的恒温试验箱中试验48 h， 反复折弯，如果密封胶没有发生断裂、裂纹、硬脆情况，则符合低温性能要求。在蒸发器上使用密封胶，进行低温-30 ℃、高温+85 ℃（湿度95%）工况中进行测试。循环时间：4 h/次，实验循环：336 h，密封胶无裂缝、变形、断裂、密裂缝等异常现象，符合要求[14]。

测试密封胶与铜管、铝箔的兼容性，将密封胶分别涂在钢管和翅片铝箔上，放在高温100 ℃的环境中，周期720 h，金相分析铜管和铝箔无腐蚀性，符合要求。在温度60 ℃、湿度95%和周期720 h的条件下，在铜管和铝箔上涂抹密封胶。金相分析铜管、铝箔无腐蚀，符合要求。对于密封胶、铜管、铝箔开展环流水解（高温100 ℃加热240 h）后，进一步验证是否产生酸根离子，铜管与铝箔未腐蚀，符合要求。换热器密封胶和铝箔之间的结合强度直接影响结合可靠性。在换热器上涂抹密封胶，该密封胶渗透到翅片1～2 mm，并在固化后用拉力计进行测量。密封胶与换热器翅片的粘接强度大于等于25 N，相较于传统密封泥（3 N）来说，粘接强度上升了8倍。经过高低温、液滴和随机振动的可靠性检查之后，密封胶未裂开，证明具有可靠的粘接性能。

5 结语

研究提出了机器人自动涂胶密封技术、设备防错技术和信息化管理手段，实现了空调换热器的自动送料、 自动定位、检测、机器人自动取料、自动涂胶密封、自动下料、过程信息化管理的全流程信息化、自动化生产。在空调换热器的密封研究中，利用自动化技术，既能够提高生产效率，同时还可以促进产业自动化技术的发展。使用的空调换热器新密封材料，故障率显著下降，并且解决了传统工艺胶泥脱落问题。

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