專利名稱：具有冶金結(jié)合的鋁包銅管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬復合管材的制造領域，更具體而言，涉及一種鋁包銅管的制造方法。
背景技術：
鋁包銅管已經(jīng)逐漸在制冷空調(diào)領域得到應用，最近的一些應用成果顯示，與傳統(tǒng)的銅管相比，在家用空調(diào)領域，鋁包銅管具有更高的散熱效率，采用鋁包銅內(nèi)螺紋管制成的空調(diào)器具有更高的能效比，相信隨著技術的更加成熟，鋁包銅管完全有可能部分替代銅管。專利CN200610076037公布了一種銅鋁復合管材制造方法及該方法制造的銅鋁復合管材，該專利采用行星軋管機對銅鋁復合管坯進行單道次加工繼而收縮率為50% 95%的大壓下量軋制，軋制時變形區(qū)的溫度升達200 600°C，這種高溫、高速、大壓下量的軋制，使銅鋁金屬冶金結(jié)合，再經(jīng)后道次的加工，如拉伸和退火可以生產(chǎn)具有冶金結(jié)合的鋁包銅管?，F(xiàn)在，這種方法已經(jīng)做到了工業(yè)化的生產(chǎn)，幾百萬臺空調(diào)器已經(jīng)銷往市場，時至今日，這種方法依然是唯一的一種工業(yè)化生產(chǎn)鋁包銅管的制造方法。但是這種方法也有其局限性，行星軋機設備投入高，軋制管材短，不能軋制超長超重的鋁包銅管，現(xiàn)在，以這種方法生產(chǎn)的鋁包銅管不超過80kg/盤，這些問題也阻礙著這種工業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。為了生產(chǎn)超長的鋁包銅管，一些單位相繼提出了一些新的制造方法，專利 CN200810233430，公布了一種采用連續(xù)擠壓機在銅管表面連續(xù)的擠壓包覆一定厚度的鋁和鋁合金的辦法，這種方法在理論上可以做到在銅管上包覆鋁管，但實際使用會有一定的問題。該專利在擠壓時銅管內(nèi)襯游動芯頭，擠壓時鋁管的溫度在450°C -550°C之間且銅鋁相互接觸。如此高的溫度在銅鋁界面上會形成脆性的CuAl2，這種脆性的CuAl2會破壞銅鋁之間的冶金結(jié)合，導致銅鋁脫層。專利CN200810175815公開了一種制造銅鋁復合管的方法，提出采用包覆焊接的方法制造銅鋁復合管，上述專利制造鋁包銅管的方案是采用包覆焊接的方法將鋁帶包覆到銅管上，再進行后道次的拉拔后退火處理，制成鋁包銅管。采用該專利可以制造超長的鋁包銅管，連續(xù)的拉拔和熱處理也可以保證銅鋁之間有效的冶金結(jié)合，但是由于是將鋁管包覆焊接，鋁管上存在一條縱向焊縫，這條焊縫上的組織與基體的組織不一樣，焊縫內(nèi)存在著很多缺陷，這種缺陷在隨后的拉拔過程中會被放大，在拉拔到最終的薄壁管時，焊縫的缺陷會導致管材的質(zhì)量滿足不了使用的要求，會有大批的擴口開裂和泄漏現(xiàn)象產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有鋁包銅管制造技術中成本高、無法生產(chǎn)比較長的管材、易產(chǎn)生泄漏以及存在焊縫缺陷易開裂等問題或其中之一，本發(fā)明提供了一種具有冶金結(jié)合的鋁包銅管的制造方法，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種具有冶金結(jié)合的鋁包銅管的制造方法，包括A、制備銅管和鋁管直管，鋁管直管是采用擠壓機擠壓成型的鋁管；
B、對所述鋁管直管進行內(nèi)表面處理，對所述銅管進行外表面處理；C、將所述銅管穿入所述鋁管直管內(nèi)，得到鋁包銅管管坯，并使得銅的重量與總重量比不超過80% ；D、對所述鋁包銅管管坯進行后道次的減徑減壁加工和退火，控制總變形率在60% 以上，制得所述鋁包銅管的成品。優(yōu)選地，利用銅帶焊接制造出所述銅管，所述焊接方法包括鎢極惰性氣體保護焊、 激光焊或高頻焊。進一步，所述銅帶焊接制造出所述銅管與將所述銅管穿入所述鋁管直管內(nèi)，在一條生產(chǎn)線上完成或分開完成。優(yōu)選地，所述銅管是采用軋制、擠壓或者拉拔方法制得的無焊縫銅管。優(yōu)選地，所述鋁管直管的內(nèi)表面處理方法包括鋼絲刷刷毛、磨料磨光、噴砂、噴丸或化學處理，所述銅管的外表面處理方法包括鋼絲刷刷毛、噴砂或噴丸處理。優(yōu)選地，所述后道次的減徑減壁加工為直拔、連續(xù)直拔、盤拔、擴管、旋壓、軋管加工方法中的一種或者這些加工方法的任意組合，所述后道次的減徑減壁加工在室溫下進行，或者采用溫加工。優(yōu)選地，所述退火包括在線感應退火或加熱爐退火。優(yōu)選地，所述鋁管直管是采用臥式擠壓機或是連續(xù)擠壓機擠壓而成。優(yōu)選地，所述鋁管直管的長度大于10m，管徑大于20mm，壁厚大于1. 5mm。優(yōu)選地，所述鋁管直管的材質(zhì)為鋁或鋁合金，所述銅管的材質(zhì)為銅或銅合金。本發(fā)明所提供的鋁包銅管的制造方法，較現(xiàn)有技術有著以下優(yōu)點1、產(chǎn)品質(zhì)量好。臥式擠壓和連續(xù)擠壓都是成熟的擠壓方法，采用這兩種擠壓工藝制造的鋁管沒有焊管成型時產(chǎn)生的焊縫，這種鋁管可以進行多道次的拉伸制成薄壁鋁管，再經(jīng)退火后可以承受擴口、彎管等機械加工。采用本發(fā)明制造的鋁包銅管，外壁為鋁管，內(nèi)壁為銅焊管或為無焊縫銅管。一般情況下，為節(jié)約成本，銅的厚度僅為鋁的厚度的幾分之一，如1/6 1/4等，以Φ9. 52X0. 4mm 鋁包銅管為例，其銅的厚度僅為0. 08mm，鋁的厚度為0. 32mm，如此薄的銅層是無法承受擴口加工的，所以在擴口時，鋁包銅管主要是由外層的鋁管承受擴管加工，而擠壓鋁管如前段所述在鋁管圓周上無焊管成型時產(chǎn)生的焊縫，鋁管在圓周上無缺陷點，這種鋁管本身能承受擴管加工，從而使得采用本發(fā)明制造的鋁包銅管可以從根本上避免擴口開裂的問題。至于采用焊接方法制造的銅管，雖然銅管上存有焊管成型時留下來的縱向焊縫，但是因為在壁厚方面，銅層很薄，因而也不會影響鋁包銅管的使用。本發(fā)明的另一方案是采用無焊縫銅管外表面處理后直接穿入鋁管，此時內(nèi)外表面的銅管和鋁管都沒有焊管成型時留下的焊縫，在后道次的拉拔等加工過程中，也就不會產(chǎn)生由于銅焊管焊縫所造成的內(nèi)表面漏鋁和外表面鋁焊管造成的焊縫缺陷，這種鋁包銅管具有更好的抗腐蝕能力和機械強度，更適合制造壁厚小于0. 5mm的薄壁管，但成本要有一定的上升。2、可以生產(chǎn)大盤重的管材。本發(fā)明采用大口徑的鋁管直管生產(chǎn)鋁包銅管。鋁管長度大于10m，管徑大于Φ 20mm,壁厚大于1. 5mm。長度越長，管徑越大，壁厚越厚，管材的每米重量就越重，在相對短的場地內(nèi)就可以生產(chǎn)更大卷重的產(chǎn)品。大直徑超長的鋁管直管，例如Φ50Χ3πιπι、長度IOOm時，其制成的鋁包銅管可以超過150kg/盤。盤重的增加可以提高勞動生產(chǎn)率，降低頭尾的工藝廢料比例，提高成材率。如采用傳統(tǒng)的行星軋制法制造鋁包銅管，工藝廢料就在15%左右，而采用本發(fā)明，當鋁管直管長度大于IOOm時的工藝廢料僅為5%，鋁管更長，成材率會更高。3、可以方便的調(diào)整銅鋁厚度比和重量比。變換鋁管或銅管的厚度可以方便的調(diào)整鋁包銅管的銅鋁厚度比和重量比。采用傳統(tǒng)的行星軋制法鋁包銅管，銅鋁比相對固定，調(diào)整相對困難。銅管越薄，銅的使用量就越小，成本就越低。若用戶希望增加內(nèi)壁銅層的厚度，以便提高鋁包銅管的防腐能力或其它性能的話，則可以適當?shù)脑黾鱼~管的厚度。但成本要有一定的上升。4、銅鋁界面可以達到穩(wěn)定的冶金結(jié)合。通過鋁管內(nèi)表面和銅管外表面的清理，后道次減徑減壁加工和退火，且控制總變形率在60%以上，銅鋁界面可以達到穩(wěn)定的冶金結(jié)合。在雙金屬復合技術中，干凈、粗化的接觸面，足夠的變形率和適當?shù)臒崽幚硎菦Q定金屬界面能否達到冶金結(jié)合的三個最關鍵的因素。在鋁管的擠壓過程中，鋁管內(nèi)壁不與油水接觸。鋁管的內(nèi)壁清理可采用鋼絲刷刷毛、磨料磨光、噴砂噴丸或內(nèi)表面的化學處理的方法進行。銅管外表面也經(jīng)過表面處理如鋼刷刷毛。滿足銅鋁接觸面滿足干凈、粗化的要求。采用直拔、連續(xù)直拔、盤拔、擴管、旋壓、軋管等加工方法?？捎行У膶懿倪M行后道次的減徑減壁加工，在最終產(chǎn)品尺寸確定的情況下，最初的鋁管和銅管規(guī)格越大，加工到最終產(chǎn)品的變形率也就越大，當變形率超過85%時，僅采用拉拔的方法，就能達到冶金結(jié)合。當拉拔變形率超過60%時，采用拉拔和在線感應退火相結(jié)合的方法，管材也可以達到冶
虛纟口口。5、工藝流程穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。鋁管的擠壓和連續(xù)擠壓，銅管的焊管，無焊縫銅管的制造和管材的減徑減壁加工及在線退火等，每個工序的方法都具有流程穩(wěn)定的特點，因此本發(fā)明將上述方法結(jié)合起來來制造鋁包銅管，也具有工藝流程穩(wěn)定的特點，適合大批量的工業(yè)生產(chǎn)。


圖1示出了本發(fā)明所提供的鋁包銅管的制造方法的流程圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實施例的限制。
圖1示出了本發(fā)明所提供的具有冶金結(jié)合的鋁包銅管的制造方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明公開了一種鋁包銅管的制造方法，包括以下工藝步驟A、制備銅管和鋁管直管，鋁管直管是采用擠壓機擠壓成型的鋁管；B、對鋁管直管進行內(nèi)表面處理，對銅管進行外表面處理；C、將銅管穿入鋁管直管內(nèi)，得到鋁包銅管管坯，并使得銅的重量與總重量比不超過 80% ；D、對鋁包銅管管坯進行后道次的減徑減壁加工和退火，控制總變形率在60%以上，制得所述鋁包銅管成品。本發(fā)明利用擠壓機制造鋁管，可以制造比較長的鋁管，進而制造比較長的鋁包銅管，這樣的鋁管沒有焊管焊縫，能夠很好的承受擴口、彎管等機械加工而不會開裂，使得制造出的鋁包銅管質(zhì)量比較好，由于多道次重復的減徑減壁加工和退火，使得銅鋁界面的冶金結(jié)合更穩(wěn)定。優(yōu)選地，利用銅帶焊接制造出銅管，焊接方法包括鎢極惰性氣體保護焊(TIG)、激光焊或高頻焊。使用焊接銅帶的方法制造銅管，可以調(diào)節(jié)銅管的厚度，根據(jù)需要選擇相應厚度的銅帶焊接即可，使用鎢極惰性氣體保護焊、激光焊或高頻焊，焊接質(zhì)量比較好。進一步，銅帶焊接制造出銅管與將銅管穿入鋁管直管，在一條生產(chǎn)線上完成或分開完成。優(yōu)選地，銅管是無焊縫銅管。可以是采用擠壓、行星斜軋再加拉拔的方法制造普通壁厚的無縫銅管。這種銅管，壁厚較厚，制造的鋁包銅管成本較高。考慮到成本的因素，需制造超薄的無縫銅管，例如銅管的直徑/厚度在80以內(nèi)。采用擴管、旋壓和拉拔等組合的方法可以制造這種超薄無縫銅管。使用無縫銅管作鋁包銅的內(nèi)管，銅管無焊管焊縫。鋁包銅管在拉拔過程中無焊縫缺陷產(chǎn)生的漏鋁現(xiàn)象，這種鋁包銅管具有更好的防腐蝕能力和機械強度，更適應制造壁厚小于0. 5mm的薄壁管。優(yōu)選地，鋁管直管的內(nèi)表面處理方法包括鋼絲刷刷毛、磨料磨光、噴砂、噴丸或化學處理，銅管的外表面處理方法包括鋼絲刷刷毛、噴砂或噴丸處理。對鋁管直管的內(nèi)表面和銅管的外表面進行表面處理，是為了增加接觸面的清潔程度和粗糙度，讓鋁和銅的結(jié)合界面冶金結(jié)合更穩(wěn)固、消除接觸缺陷。優(yōu)選地，鋁包銅管坯后道次的減徑減壁加工為直拔、連續(xù)直拔、盤拔、擴管、旋壓、 軋管等加工方法。可單一的重復采用一種加工方法，也可以將兩種或幾種加工方法組合起來加工。加工在室溫下進行，也可以采用溫加工。拉拔是管材加工最常用的方法，拉拔加工時管材主要受拉應力，所以在拉拔鋁包銅管時，其每道次的變形率一般不超過40%。過大的單道次拉拔變形率會產(chǎn)生斷管。要達到最終尺寸，如有時變形率超過95%，就需多道次的拉拔。采用多道次的連續(xù)直拔和盤拔的組合對管材進行減壁和減徑加工就是一個合適的選擇。在鋁包銅管的拉拔加工中，由于壁厚是由銅鋁兩個管材的壁厚相加而成，這時可能產(chǎn)生壁厚太厚而管徑不夠大的情況，這種情況會使管材沒有足夠的減徑量而影響管材后道次的游動芯頭的拉拔。此時可采用擴管的方法對鋁包銅管坯管進行擴管。這種擴管可以減少或消除銅鋁之間的間隙，適當?shù)脑龃笈鞴芄軓?，同時擴管的過程也可以減薄銅管的壁厚，從而降低成本。
旋壓和軋管作為通用的管材加工方法也可以用來對鋁包銅管進行減徑減壁加工， 上述所有的加工方法，可在室溫下進行。也可以采用溫加工。優(yōu)選地，退火包括在線感應退火或加熱爐退火。在線感應退火可用作拉拔道次的中間退火。如果在拉拔過程中無需退火，也可以用作最終退火。加熱爐退火僅用于最終退火。退火可以軟化金屬，消除殘余應力，細化晶粒，調(diào)整結(jié)構(gòu)，消除組織缺陷，使用在線感應退火或加熱爐退火可以更好的使鋁銅結(jié)合界面冶金結(jié)合。優(yōu)選地，鋁管直管是采用臥式擠壓機或是連續(xù)擠壓機擠壓而成。擠壓的鋁管可為無縫鋁管，也可為有縫擠壓鋁管。鋁管可以從擠壓機直接擠壓超長的鋁直管，也可以先擠成鋁盤管，再定尺矯直成鋁直管。優(yōu)選地，鋁管直管為超長大口徑的無縫鋁管。使用超長大口徑的管材可以用來制造超長大盤重的鋁包銅管。優(yōu)選地，鋁管直管的長度大于10m，管徑大于20mm，壁厚大于 1. 5mm。管材長度越長，直徑和壁厚越大，生產(chǎn)的效率就越高。優(yōu)選地，所述鋁管直管的材質(zhì)為鋁或鋁合金，所述銅管的材質(zhì)為銅或銅合金。通過本發(fā)明所提供的鋁包銅管的制造方法，由于鋁管直管上沒有焊管焊縫，所以能夠很好的承受擴口、彎管等機械加工而不會開裂，另外因為使用了超長大口徑的鋁管直管，可以用來制造大盤重的鋁包銅管，多道次的減徑減壁加工和退火，使得銅鋁界面的冶金結(jié)合更穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1 1)采用臥式擠壓機擠壓Φ48Χ3πιπι的鋁管，材質(zhì)為3003，擠壓后在線收成鋁盤管， 再將鋁盤管矯直、定尺，定尺長度150m，焊接銅管焊后規(guī)格Φ40Χ0. 6mm。2)清刷鋁管內(nèi)表面，清刷采用鋼絲刷，多個鋼絲刷串聯(lián)放進鋁管內(nèi)，反復刷磨內(nèi)表面；同樣對銅管的外表面進行刷毛。3)對外表面刷毛后的銅管在線直接穿入鋁管，得到鋁包銅管的管坯，穿后管坯總重量約為270kg。4)多道次的直線拉拔管坯至Φ 19. 05X0. 9mm此時的變形率為89%。此鋁包銅管的銅的重量與總重量比為36.8%，平均比重為3. 74，僅為銅管的 42%。根據(jù)本實施例所制造出來的鋁包銅管長度長，變形率高，銅鋁接合面冶金結(jié)合穩(wěn)定，成本低，外管為無縫的鋁管，產(chǎn)品質(zhì)量高，實用性高，將此管再進行退火、高效管羽片成型，可用作熱交換器的高效傳熱管。實施例2:1)采用連續(xù)擠壓機擠壓Φ60Χ2. 5mm的鋁管直管，材質(zhì)為純鋁，擠壓時在線矯直， 鋁管長度200m，采用行星軋制的方法制備無縫銅盤管，規(guī)格為Φ 50 X 1. 5mm。2)清刷鋁管直管內(nèi)表面。3)將銅管開卷矯直后外表面刷毛在線直接穿入鋁管，制成鋁包銅管的管坯。4)將鋁包銅管坯擴管至Φ61Χ3. 9mm。5)進行多道次的連續(xù)直拔、盤拔和退火后加工至Φ9. 52X0. 4mm最后軟化退火制
得成品。
根據(jù)本實施例所制造出來的鋁包銅管，銅層厚度相對于整個鋁包銅管的厚度為 36%，重量比為63%，平均比重為4. 9，僅為銅管的55%，管材的變形率是98. 3 %，單盤管重約640kg。本實施例使用無縫銅管且適當?shù)脑黾恿算~管的壁厚，內(nèi)層的銅管和外層的鋁管均無焊管焊縫，在后道的拉拔過程中，有效的避免了內(nèi)壁漏鋁現(xiàn)象的發(fā)生。上述 Φ9. 52X0. 4mm的管材經(jīng)在線退火后作內(nèi)螺紋成型，可替代銅管用于空調(diào)熱交換器的傳熱管。綜上所述，通過本發(fā)明所提供的鋁包銅管的制造方法，由于鋁管直管上沒有焊管焊縫，所以能夠很好的承受擴口、彎管等機械加工而不會開裂，另外因為使用了超長大口徑的鋁管直管可以用來制造超長大盤重的鋁包銅管，又由于后道次的減徑減壁加工和退火， 使得銅鋁界面的冶金結(jié)合穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種具有冶金結(jié)合的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，包括以下工藝步驟A、制備銅管和鋁管直管，所述鋁管直管是采用擠壓機擠壓成型的鋁管；B、對所述鋁管直管進行內(nèi)表面處理，對所述銅管進行外表面處理；C、將所述銅管穿入所述鋁管直管內(nèi)，得到鋁包銅管管坯，并使得銅的重量與總重量比不超過80% ；D、對所述鋁包銅管管坯進行后道次的減徑減壁加工和退火，控制總變形率在60%以上，制得所述鋁包銅管的成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，利用銅帶焊接制造出所述銅管，所述焊接方法包括鎢極惰性氣體保護焊、激光焊或高頻焊。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述銅帶焊接制造出所述銅管與將所述銅管穿入所述鋁管直管內(nèi)，在一條生產(chǎn)線上完成或分開完成。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述銅管是采用軋制、擠壓或者拉拔方法制得的無焊縫銅管。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述鋁管直管的內(nèi)表面處理方法包括鋼絲刷刷毛、磨料磨光、噴砂、噴丸或化學處理，所述銅管的外表面處理方法包括鋼絲刷刷毛、噴砂或噴丸處理。
6.根據(jù)權利要求1所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述后道次的減徑減壁加工為直拔、連續(xù)直拔、盤拔、擴管、旋壓、軋管加工方法中的一種或者這些加工方法的任意組合，所述后道次的減徑減壁加工在室溫下進行，或者采用溫加工。
7.根據(jù)權利要求1所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述退火包括在線感應退火或加熱爐退火。
8.根據(jù)權利要求1所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述鋁管直管是采用臥式擠壓機或是連續(xù)擠壓機擠壓而成。
9.根據(jù)權利要求7所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述鋁管直管的長度大于10m，管徑大于20mm，壁厚大于1. 5mm。
10.根據(jù)權利要求1至9任一所述的鋁包銅管的制造方法，其特征在于，所述鋁管直管的材質(zhì)為鋁或鋁合金，所述銅管的材質(zhì)為銅或銅合金。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有冶金結(jié)合的鋁包銅管的制造方法，包括A、制備銅管和鋁管直管，鋁管直管是采用擠壓機擠壓成型的鋁管；B、對鋁管直管進行內(nèi)表面處理，對銅管進行外表面處理；C、將銅管穿入鋁管直管得到鋁包銅管管坯，并使得銅與總重量比不超過80％；D、對鋁包銅管管坯進行后道次的減徑減壁加工和退火，控制總變形率在60％以上，制得鋁包銅管的成品。本發(fā)明所提供的鋁包銅管的制造方法，采用擠壓機制造鋁管直管，沒有焊管焊縫，能夠很好的承受機械加工而不會開裂，擠壓成型的超長大口徑的鋁管直管，可制造大盤重的鋁包銅管，又由于后道次的減徑減壁加工和退火并控制變形率，使得銅鋁界面冶金結(jié)合穩(wěn)定，工藝流程穩(wěn)定、適合批量生產(chǎn)。
文檔編號B21C37/06GK102284549SQ20111025448
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者曹海斌, 熊云峰, 田福生, 祁威, 陸正良 申請人:江蘇興榮高新科技股份有限公司