四通换向阀失效分析与如何避免

1 概述

近年来，随着变频压缩机和变容量压缩机的 普及，四通电磁换向阀的故障逐渐增多。笔者根据客户投诉，对市场上更换下来的四通电磁换向阀失效件进行了拆解、分析，发现引起四通电磁换向阀失效的原因：

主要有两大类：

1）、毛细管或者连接管的开裂造成的制冷剂泄漏

2）、液击引起的换向阀故障。

笔者研究了2种故障模式的失效机制，并且制定相应的解决方案。该研究对四通电磁换向阀以及整个空调系统的运行可靠性保障具有十分重要的价值。

2 四通换向阀失效模式

笔者从市场上收集了12个四通电磁换向阀的 失效件，对其进行拆解分析发现，其中8例是由于 毛细管或者连接管的开裂引起的失效，另外4例是 由于液击引起的失效。

通常来说，毛细管或者连接管开裂的原因有 以下3点：

1)毛细管受外力导致开裂，或者毛细管本身 存在缺陷，或者壁厚不足，导致局部强度下降，在 受力情况下出现开裂；

2)毛细管过烧，导致金粒变大强度下降，在受 力情况下出现开裂；

3)系统异常振动，长时间的应力作用下，产生 机械疲劳开裂。

3 毛细管或连接管开裂导致的失效

根据数据分析，可以判断失效均是由于机械疲劳开裂 引起的。对毛细管根部产生裂纹的失效件解剖之 后发现，该样件导阀没有松动，所以判断振动源来 自D管传递。

由于D管管路异常振动，D管的毛 细管根部应力集中，在长时间的应力作用下导致 毛细管根部疲劳开裂。

同样，对于连接管根部产 生裂纹的失效样件解剖之后发现，该样件没有分 支的毛细裂纹，从形态上看符合疲劳断裂的特征。

另外，由四通电磁换向阀的结构特征决定，当发生 振动时，毛细管或者连接管根部与阀体的结合部 位是应力集中点。如果发生断裂或者裂纹之类的 失效，往往就出现在应力集中的部位。

4 液击引起的失效

通常来说，压缩机出口的压力最大在3．0 MPa 左右，而四通电磁换向阀承载压力只有在6．0 MPa 以上时才可能出现连杆变形、活塞碗反冲等现象。

一旦连杆变形或者活塞碗反冲，四通电磁换向阀 将无法正常工作。之所以出现这么大的压力，主 要是因为压缩机出现异常产生了强大的冲击力， 这个力就是液击造成的。

5 毛细管、连接管开裂的防范

针对毛细管、连接管的裂纹引起的失效，要减 少此类故障，必须 减小系统的振动。

通常毛细管 是通过钎焊连接在阀体上的，焊接时要用到助焊 剂。在有助焊剂和无助焊剂的地方，铜管受到外 界振动时剪切力都是均匀的，但是在有助焊剂和 无助焊剂交界的地方，由于铜管有效受力面积的 变化，受到振动的应力作用变化很大。 在累积的 载荷作用下，铜管最容易在此处开裂。

所以，为了 避免此类故障的发生，必须减小系统的振动。

通常采用的方法是在空调样机生产时对四通电磁换向阀位置进行应力应变测试，保证振动在可控范围之内。

同时，对批量生产的空调室外机出厂前必 须定期抽样进行应力应变监控，从源头解决空调系 统室外机振动造成的四通电磁换向阀的失效。

6 液击的防范措施

针对液击引起的失效机制分析，我们提出以下几点建议：

1）、在对四通电 磁换向阀的安装方式上必须注意，在室外机空间 以及管路设计允许的情况下，尽量选用D管朝上 的安装方式，同时D管要置于压缩机以及低压储 液器等部件的上方，避免制冷剂滞留在四通电磁 换向阀体内。

2）、充注制冷剂时要避免过充。

3）、除此之外，还可以从空调系统控制逻辑上进行更 改，在压缩机启动之后，有一定的延时，再给四通 电磁换向阀切换信号。这样就能够保证四通电磁 换向阀启动前内部液体从阀体内部排走或者汽 化，避免液击的发生。