يشهد سوق السيارات منافسة متزايدة، حيث يُمثل نظام تكييف الهواء مكونًا أساسيًا في السيارة. وضمن هذا النظام، تُشكل شبكة الأنابيب عنصرًا لا غنى عنه، إذ تُسهّل دوران الهواء بين المروحة والضاغط، وكذلك بين المبخر والمحرك. تُركز هذه المقالة بشكل أساسي على عملية تطوير أنابيب تكييف الهواء في السيارات.

يُعدّ نظام تكييف الهواء مكونًا أساسيًا في أي مركبة، حيث يُوفّر بيئة داخلية مريحة من خلال تدفئة المقصورة في الشتاء وتبريدها في الصيف. يتألف نظام تكييف الهواء عادةً من ضاغط، وقابض إلكتروني، ومكثف، ومروحة، ومجفف، وأنابيب تبريد، ومبخر، وصمام تمدد، ومادة تبريد. في المركبات الحديثة، قد يضم النظام مكونات حيوية أخرى مثل مُبرّد البطارية، الذي تتمثل وظيفته الرئيسية في تبديد الحرارة من البطارية. يعمل ضاغط التكييف كقلب النظام، حيث يرفع ضغط مادة التبريد داخل الأنابيب لتسهيل تسييلها وتبديد حرارتها في المكثف، بالإضافة إلى تدويرها في جميع أنحاء النظام. يمتص دوران مادة التبريد في النظام الحرارة باستمرار من هواء المقصورة، مما يُحقق التبريد المطلوب داخل المركبة. تتألف كل دورة تبريد من أربع عمليات: الضغط والتكثيف والخنق والتبخر، كما هو موضح في الشكل 1. يتم تحقيق التسخين في نظام تكييف الهواء بشكل أساسي من خلال حرارة المحرك (في المركبات التي تعمل بالبنزين) أو نظام تسخين من نوع الثرمستور PTC.

تُستخدم مواد التبريد في أجهزة التكييف كوسيط تشغيل في دورة التبريد، حيث تُحقق التبريد من خلال تغييرات في الحالة تُسهّل تبادل الحرارة. ونظرًا لزيادة الوعي البيئي، تستخدم شركتنا حاليًا نوعين رئيسيين من مواد التبريد: R134a وR1234YF. يُعدّ R1234YF مادة تبريد مُخصصة لتكييف هواء السيارات، وتتميز بانعدام قدرتها على استنفاد طبقة الأوزون وانخفاض قدرتها على إحداث الاحتباس الحراري. وهي تتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي الخاصة بتكييف هواء السيارات، وتُستخدم عادةً في طرازات السيارات المُصدّرة إلى الاتحاد الأوروبي. مع ذلك، فإنّ R1234YF أغلى ثمنًا، ويُصنّف كمادة خطرة وقابلة للانفجار.

تربط أنابيب تكييف الهواء مكونات مثل الضاغط والمكثف والمبخر وصمام التمدد، لتشكل نظامًا مغلقًا يدور فيه غاز التبريد. يتكون نظام تكييف الهواء النموذجي من ثلاثة أنابيب رئيسية: أنبوب سحب الضاغط، وأنبوب التفريغ، وأنبوب تفريغ المكثف. يمكن تصنيف أنابيب تكييف الهواء حسب المادة إلى أنابيب نحاسية وأنابيب ألومنيوم وخراطيم مطاطية؛ وحسب الضغط إلى خطوط ضغط عالٍ وخطوط ضغط منخفض؛ وحسب حالة غاز التبريد إلى خطوط غازية وخطوط سائلة. تتكون أنابيب تكييف الهواء في السيارات بشكل أساسي من أنابيب ألومنيوم، ووصلات (مشابك، وموصلات، وصواميل، إلخ)، وخراطيم مطاطية، وأنابيب مموجة، ومنافذ شحن، وحلقات مانعة للتسرب.

توجد أنواع مختلفة من الموصلات لخطوط تكييف الهواء في السيارات، وتُعد الموصلات الملولبة والموصلات التي تُثبت بالمشابك من أكثر الطرق شيوعًا.

عندما تمتد الأنابيب بشكل متوازٍ في أزواج، يجب تصميم فتحات صواميل اللحام في مواقع مناسبة على اللوحة الخارجية للغلاف الأمامي. تُثبّت الأنابيب باستخدام مشابك أنابيب متعددة، مع نقاط تثبيت ثابتة تفصل بينها مسافة 300 مم. يوضح الشكل 3 مجموعة أنابيب الضغط العالي والمنخفض باستخدام مشابك أنابيب مزدوجة.

يتطلب تثبيت الأنابيب استخدام روابط الكابلات للمساعدة، كما هو موضح في الشكل 3. يتم تثبيت أنابيب تصريف مكيف الهواء الخاصة بمجموعات أنابيب مدخل ومخرج مياه التدفئة باستخدام روابط الكابلات، مما يعمل على تثبيت التركيب واستقراره.

تتضمن عملية معالجة مكونات الأنابيب الخطوات التالية: قص الأنابيب حسب الطول المطلوب، إزالة النتوءات وتنعيم الحواف، تشكيل الأطراف، تشكيل النهايات، تشكيل الأخاديد، شطف الحواف وإزالة النتوءات، فحص أبعاد الأطراف، ثني الأنابيب، حفر الأنابيب، فحص أبعاد الثني، التنظيف قبل اللحام، تركيب الصواميل، لحام مقاعد صمامات لوحة الضغط، فحص اللحام، التنظيف بعد اللحام، فحص نتائج التنظيف، تركيب قلب الصمامات، وضع العلامات، تركيب حلقات منع التسرب، وضع الأنابيب في أكياس بلاستيكية، قص الخراطيم، تجميع الأكمام المصنوعة من الألومنيوم، التثبيت بالضغط، قص المنفاخ، تركيب المنفاخ، تجميع الأكمام المصنوعة من الألومنيوم، التثبيت بالضغط، فحص إحكام الإغلاق، الفحص الشامل. يجب التأكد من أن إحكام إغلاق الأنابيب المعالجة يفي بمتطلبات التصميم.

يجب أن تخضع أنابيب تكييف الهواء للاختبارات التالية وأن تحقق نتائج مرضية قبل وضعها في الخدمة.

1. اختبار التسريب: أغلق أحد طرفي خرطوم التجميع، ووصل الطرف الآخر بوصلة مانعة للتسرب سريعة الفك، ثم املأ النظام بغاز النيتروجين الجاف بضغط يتراوح بين 3 و3.2 ميجا باسكال عبر الوصلة. اغمر المجموعة في حمام مائي لمدة تتراوح بين 30 و60 ثانية. يُعتبر الاختبار ناجحًا إذا لم تُلاحظ أي فقاعات.

2. اختبار مقاومة درجات الحرارة العالية: قم بثني خرطوم التجميع حول مغزل قطره ثمانية أضعاف قطر الخرطوم الخارجي الاسمي. ضعه في غرفة ذات درجة حرارة ثابتة عند (135±2) درجة مئوية لمدة 168 ساعة. أخرج العينة، واتركها تبرد إلى درجة حرارة الغرفة، ثم حرر الخرطوم، وافحص سطحه الخارجي بدقة بحثًا عن أي عيوب ظاهرة مثل الشقوق. بعد ذلك، اضغط خرطوم التجميع إلى 2.4 ميجا باسكال وحافظ على هذا الضغط لمدة 5 دقائق. تحقق من عدم وجود تسريب؛ عدم وجود تسريب يعني اجتياز الاختبار.

3. اختبار الشد: خذ مجموعتين من الخراطيم بطول مكشوف لا يقل عن 300 مم. ثبّت طرفي الخرطومين على جهاز اختبار الشد، وطبّق قوة شد بمعدل (25±2) مم/دقيقة حتى الوصول إلى الحد الأدنى المحدد لقوة الشد أو حتى ينفصل الخرطوم تمامًا. يجب أن تستوفي قوة الشد المتطلبات التالية: - للخراطيم ذات القطر الاسمي الأقل من 10 مم: الحد الأدنى لقوة الشد 1800 نيوتن - للخراطيم ذات القطر بين 10 و12 مم: الحد الأدنى لقوة الشد 2500 نيوتن - للخراطيم ذات القطر الأكبر من 13 مم: الحد الأدنى لقوة الشد 2700 نيوتن.

4. اختبار الانفجار: ثبّت مجموعة الخراطيم على منصة اختبار الضغط. املأ الجزء الداخلي بسائل التبريد، ثم أخرج كل الهواء، واضغط بالتساوي إلى 12 ميجا باسكال خلال 30-60 ثانية. راقب وجود أي تسريب أو تلف؛ إذا لم يحدث أي شيء، يكون الاختبار ناجحًا.