CN101767123A - 生产铝包铜管的工艺及设备 - Google Patents

Abstract

一种生产铝包铜管的工艺及设备，以铜管、铝带为原料，在包覆焊接设备上将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯，在包覆焊接前对铜管进行矫直和磨刷处理，对铝带进行扒皮处理；将铝包铜管坯送入拉拔设备中，采用带有游动芯头的模具至少拉拔两个道次，使外层的铝管与内层的铜管紧密贴合，形成铝包铜管坯并缠绕收盘；对铝包铜管坯进行退火处理，将铝包铜管坯内腔放入发气物质，将两端头密封，放入加热炉中进行扩散退火，使铝与铜冶金结合；采用带有游动芯头的模具对实现冶金结合的铝包铜管进行再次拉拔，使其达到设计尺寸规整的形状。本方法以铝带和铜带为原料，利用了现有的结构简单、易操作的设备，具有工艺步骤简单、容易控制、生产效率高、成本低的优点。

Description

生产铝包铜管的工艺及设备

技术领域

本发明涉及一种生产工艺及设备，特别是一种生产铝包铜管的工艺及设备。

背景技术

目前空调机、冰箱中的蒸发器、冷凝器大多使用铝包铜管代替纯铜管，以降低生产成本、改善换热效果；在某些设备中也大量使用铝包铜管代替纯铝管，以提高其加工和使用性能。

申请号为200610076037·8的发明专利申请公布说明书中公开了一种铜铝复合管材的制造方法，主要是采用行星轧管机对套装的或连铸的铜铝复合管坯进行大变形量轧制，在保护气氛中使管坯升温，并通过动态恢复再结晶，使铜和铝实现冶金结合，然后通过拉拔，获得所需管径。这种方式生产铜铝复合管的设备结构复杂，价格昂贵，生产工艺难度大，导致生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺步骤及设备结构简单、操作容易、生产成本低、生产效率高的生产铝包铜管的工艺及设备，克服现有技术的不足。

本发明的生产铝包铜管的工艺，包括如下步骤：

a、以铜管和铝带为原材料，在包覆焊接设备上将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯，在包覆焊接前对铜管进行矫直和磨刷处理，对铝带进行扒皮处理；

b、将铝包铜管坯送入拉拔设备中，采用带有游动芯头的模具至少拉拔两个道次，使外层的铝管与内层的铜管紧密贴合，形成铝包铜管坯并缠绕收盘；

c、对铝包铜管坯进行退火处理，将铝包铜管坯内腔放入发气物质，并将两端头密封，然后放入加热炉中进行扩散退火，使铝与铜的界面实现冶金结合；

d、采用带有游动芯头的模具对实现冶金结合的铝包铜管再拉拔一次，使其达到设计尺寸和规整外形。

本发明的生产铝包铜管的工艺，其中所述的铜管是将铜带放在通用的焊管机上，卷成管状并焊接形成的纵向缝制成的铜管。

本发明的生产铝包铜管的工艺，其中所述的对铝带进行扒皮处理是对铝带的与内侧铜管相接触的包覆面和两侧的焊接面进行扒皮处理。

本发明的生产铝包铜管的工艺，其中所述的将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯是将铜管与铝带同时送入用氩气保护的包覆焊接箱内，铝带在一系列水平和垂直滚轮的作用下弯曲成管状，并将铜管包覆其中，用交流氩弧焊机焊接铝带形成的纵向缝，形成铝包铜管坯。

本发明的生产铝包铜管的工艺，其中所述的退火处理的温度控制在300℃～400℃之间，保温时间控制在0.5小时～1.5小时之间；所述的发气物质为受热发气物质或水。

本发明的生产铝包铜管的设备，有包覆装置和与包覆装置相配的焊接装置，焊接装置的出口处连续设置有至少两组拉丝机和缠绕料架，在包覆装置的入口前侧设有铝带扒皮装置和铜管矫直磨刷装置，在铝带扒皮装置的入口前侧设有放置铝带盘的铝带料架，在铜管矫直磨刷装置的入口前侧设有放置铜管盘的铜管盘料架；所述的每个拉丝机的前侧设有带有游动芯头的管材拉拔模装置；

所述的铝带扒皮装置由支撑在模座架上的模座和装在模座上的扒皮模组成，模座与下方的模座架之间螺栓固定连接，扒皮模置于模座侧面槽内；

所述的扒皮模上有扒皮模口，扒皮模口的入口侧周围有三边形成锋利的切削刃，另一边有圆滑的倒角。

本发明的生产铝包铜管的设备，其中所述的侧面槽的内侧面与扒皮模的侧面之间设有间隙。

本发明的生产铝包铜管的设备，其中所述的铝带扒皮装置的入口前和出口后均设有用于对铝带进行导向的导向辊。

本发明的生产铝包铜管的工艺，以铝带和铜带为原料，并利用了大量的现有的结构简单、易操作的设备，使整个工艺与现有技术相比具有工艺步骤简单、容易控制、生产效率高、成本低的优点。

本发明的生产铝包铜管的设备，其中包含了现有的生产铜包铝线材或铜包钢线材的设备，使整体设备结构简单，制造成本低，容易操作和控制。

附图说明

图1是本发明中生产铝包铜管的设备整体结构图；

图2是图1所示的铝带扒皮装置中的扒皮模的主视示意图；

图3是图2所示的左视示意图；

图4是图1所示的铝带扒皮装置中的扒皮模的安装示意图。

具体实施方式

本发明的生产铝包铜管的工艺步骤如下：

a、以铜管和铝带为原材料，在包覆焊接设备上将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯，在包覆焊接前对铜管进行矫直和磨刷处理，对铝带进行扒皮处理；

b、将铝包铜管坯送入拉拔设备中，采用带有游动芯头的模具至少拉拔两个道次，使外层的铝管与内层的铜管紧密贴合，形成铝包铜管坯并缠绕收盘；

c、对铝包铜管坯进行退火处理，退火前在铝包铜管坯内腔放入发气物质，并将两端头密封，然后放入加热炉中进行扩散退火，使铝与铜的界面实现冶金结合；

d、采用带有游动芯头的模具对实现冶金结合的铝包铜管再拉拔一次，使其达到设计尺寸和规整外形。

其中铜管是将铜带放在通用的焊管机上，卷成管状并焊接形成的纵向缝制成的铜管。对铝带进行扒皮处理是对铝带的与内侧铜管相接触的包覆面和两侧的焊接面共三个面进行扒皮处理。将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯是将铜管与铝带同时送入用氩气保护的包覆焊接箱内，铝带在一系列水平和垂直滚轮的作用下弯曲成管状，并将铜管包覆其中，用交流氩弧焊机焊接铝带形成的纵向缝，形成铝包铜管坯。退火处理的温度控制在300℃～400℃之间，保温时间控制在0.5小时～1.5小时之间；发气物质为受热发气物质或水。

下面对本发明的工艺和设备作进一步的描述：

如图1所示：17为铜管盘料架，利用铜带在通用的焊管机上，卷成管状并焊接形成的纵向缝制成的铜管缠绕成铜管盘1，铜管盘1置于铜管盘料架17上方的转动盘上，当铜管19的外端头受拉力时，整个铜管盘1随其下方的转动盘转动，用于送出铜管19。

18为铝带料架，铝带盘2置于铝带料架18上。

4为矫直磨刷装置，由支撑在机架上的组合矫直辊和电动打磨刷组成，在运行中先对铜管进行矫直处理，然后对其外表进行打磨刷净，清除表面污物。

如图1、2、3、4、5所示：5为铝带扒皮装置，由支撑在模座架25上的模座26和装在模座26上的扒皮模24组成，扒皮模座26与下方的模座架25之间螺栓固定连接，扒皮模24置于扒皮模座26侧面槽27内。侧面槽27的内侧面与扒皮模24的侧面之间设有间隙。扒皮模24上有与铝带20断面相适应的扒皮模口23，扒皮模口23的入口侧周围有三边即上边和两侧边形成锋利的切削刃21，另一边即下边有圆滑的倒角22。使用时，铝带20自扒皮模口23的入口侧进入，在拉力作用下，切削刃21对铝带20的上面(即包覆面)和两侧面(焊接面)进行扒皮处理，以去除杂物，更好的与铜管19接触和纵缝焊接。

7为包覆装置，其内装有多对水平和垂直的滚轮，用于将铝带20卷成管状并包覆在铜管19的外侧。8为交滚氩弧焊接机，9为纵缝焊接装置，对包覆在铜管19外侧的铝管上的纵向缝进行焊接，形成铝包铜管坯。

11为第一拉丝机，其内有与电控装置相接的电机，电机接向上伸出的转动轴，转动轴上有第一转盘12，在第一转盘12的外侧圆周上加工有与铝包铜管坯相吻合的沟槽。

10为第一带有游动芯头的管材拉拔模装置，运行时，第一转盘12的转动产生拉力，使成型的铝包铜管坯在第一带有游动芯头的管材拉拔模装置10处得到第一次拉拔。

14为第二拉丝机，其内有与电控装置相接的电机，电机接向上伸出的转动轴，转动轴上有第二转盘15，在第二转盘15的外侧圆周上加工有与铝包铜管坯相吻合的沟槽。

13为第二带有游动芯头的管材拉拔模装置，运行时，第二转盘15的转动产生拉力，经第一次拉拔后的铝包铜管坯在第二带有游动芯头的管材拉拔模装置13处得到第二次拉拔。经两道次拉拔后形成铝与铜紧密贴合的铝包铜管坯。16为缠绕料架，经第二次拉拔后的铝包铜管坯可有序缠绕在该料架上。

3为安装在机架上的第一导向辊，用于对扒皮前的铝带20的导向，6为安装在机架上的第二导向辊，用于对扒皮后的铝带20导向。

以上所述的铜管盘料架17、铝带料架18、矫直磨刷装置4、包覆装置7、交滚氩弧焊机8、纵缝焊接装置9、缠绕料架16均为选用的生产铜包铝线材或铜包钢线材设备中的现有装置。将该装置与装有第一转盘12的第一拉丝机11和装有第二转盘15的第二拉丝机14串连在一起，形成一条铝包铜管坯的生产线。上述拉丝机为现有设备。第一带有游动芯头的管材拉拔模装置10、第二带有游动芯头的管材拉拔模装置13为现有的用于拉拔管材的拉拔模具。位于后一道次的拉拔模具成型尺寸应小于前一道次的拉拔模具成型尺寸，使管材逐步拉拔成型。根据管材的规格，该生产线也可设有更多道次的拉拔工序。

对拉拔后的铝包铜管坯进行内部增压式退火处理。

现以生产φ9.52mm×0.5mm、管材断面铜层面积占断面总面积15％的铝包铜管为例，说明其生产工艺过程。

该成品管的外径φ9.52mm、内径φ8.52mm、壁厚为0.5mm，其中铝层厚度为0.425mm，铜层厚度为0.075mm。

现设计铝包铜管坯的外径为φ11.50mm，内径为φ9.50nn，璧厚为1mm。选用厚度为0.3mm、宽度为31.7mm的T2铜带和厚度为0.7mm、宽度为37.4mm的L2铝带为原材料。

按上述步骤首先将铜带用焊管机焊成外径为φ10.10mm、内径为φ9.50mm的圆管。

如图1所示将铝带20和铜管19同时送入铝包铜管的生产线中。首先对铜管进行矫直和磨刷外表面；铝带通过扒皮模，将包覆面和两侧焊接面扒去0.05mm。然后进入包复焊接装置中，使铝带逐步围绕铜管卷成管状并形成一个纵缝，用交流氬弧焊机焊接纵缝后，形成外径为φ11.90mm、内径为φ10.50mm的铝管，其中套有外径为φ10.10mm、内径为φ9.50mm铜管形成铝包铜管坯。铝管内径与铜管外径之差约为0.4mm。

接着铝包铜管坯进入拉拔设备中，用带有游动芯头的管材拉拔模装置进行2个道次的拉拔。第一道次拉时，拉拔模的内径为φ10.75mm，游动芯头的外径为φ9.15mm；第二道次拉拔时，拉拔模的内径为10.00mm，游动芯头的外径为8.80mm。获得铝层与铜层紧密贴合的铝包铜管坯。

将上述铝包铜管坯内放入一定量的发气物质(如尿素)或充入一定量的清水后将两端头密封。密封方式可选择挤压压扁的方式，使端头处于密封状态。然后放入加热炉中，加热到350℃左右，保温1小时进行扩散退火。冷却至常温后出炉。使铝层与铜层实现冶金结合，并消除了加工硬化现象。在退火过程中，铝包铜管内腔的压力控制在4MPa或5MPa或6MPa，即在4-6MPa之间均可，以保证铝与铜的冶金结合。

热处理后的铝包铜管为了使其有精确的尺寸和规整的形状，按照成品尺寸的要求选用尺寸合适的模具再进行一次拉拔，使其外径为φ9.52mm，内径为φ8.52mm，璧厚为0.5mm。

Claims (8)

1.一种生产铝包铜管的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

a、以铜管和铝带为原材料，在包覆焊接设备上将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯，在包覆焊接前对铜管进行矫直和磨刷处理，对铝带进行扒皮处理；

b、将铝包铜管坯送入拉拔设备中，采用带有游动芯头的模具至少拉拔两个道次，使外层的铝管与内层的铜管紧密贴合，形成铝包铜管坯并缠绕收盘；

c、对铝包铜管坯进行退火处理，将铝包铜管坯内腔放入发气物质，并将两端头密封，然后放入加热炉中进行扩散退火，使铝与铜的界面实现冶金结合；

d、采用带有游动芯头的模具对实现冶金结合的铝包铜管再拉拔一次，使其达到设计尺寸和规整外形。

2.根据权利要求1所述的生产铝包铜管的工艺，其特征在于：所述的铜管是将铜带放在通用的焊管机上，卷成管状并焊接形成的纵向缝制成的铜管。

3.根据权利要求2所述的生产铝包铜管的工艺，其特征在于：所述的对铝带进行扒皮处理是对铝带的与内侧铜管相接触的包覆面和两侧的焊接面进行扒皮处理。

4.根据权利要求3所述的生产铝包铜管的工艺，其特征在于：所述的将铝带包覆焊接在铜管外侧形成铝包铜管坯是将铜管与铝带同时送入用氩气保护的包覆焊接箱内，铝带在一系列水平和垂直滚轮的作用下弯曲成管状，并将铜管包覆其中，用交流氩弧焊机焊接铝带形成的纵向缝，形成铝包铜管坯。

5.根据权利要求4所述的生产铝包铜管的工艺，其特征在于：所述的退火处理的温度控制在300℃～400℃之间，保温时间控制在0.5小时～1.5小时之间；所述的发气物质为受热发气物质或水。

6.一种生产铝包铜管的设备，其特征在于：有包覆装置(7)和与包覆装置(7)相配的焊接装置(9)，焊接装置(9)的出口处连续设置有至少两组拉丝机和缠绕料架(16)，在包覆装置(7)的入口前侧设有铝带扒皮装置(5)和铜管矫直磨刷装置(4)，在铝带扒皮装置(5)的入口前侧设有放置铝带盘(2)的铝带料架(18)，在铜管矫直磨刷装置(4)的入口前侧设有放置铜管盘(1)的铜管盘料架(17)；所述的每个拉丝机的前侧设有带有游动芯头的管材拉拔模装置；

所述的铝带扒皮装置(5)由支撑在模座架(25)上的模座(26)和装在模座(26)上的扒皮模(24)组成，模座(26)与下方的模座架(25)之间螺栓固定连接，扒皮模(24)置于模座(26)侧面槽(27)内；

所述的扒皮模(24)上有扒皮模口(23)，扒皮模口(23)的入口侧周围有三边形成锋利的切削刃(21)，另一边有圆滑的倒角(22)。

7.根据权利要求6所述的生产铝包铜管的设备，其特征在于：所述的侧面槽(27)的内侧面与扒皮模(24)的侧面之间设有间隙。

8.根据权利要求7所述的生产铝包铜管的设备，其特征在于：所述的铝带扒皮装置(5)的入口前和出口后均设有用于对铝带进行导向的导向辊。

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