銅管的擠壓法工藝流程
銅棒廣泛應(yīng)用于空調(diào)制冷行業(yè)的“兩器”(蒸發(fā)器、冷凝器)和連接管件。目前,為了增強(qiáng)銅管的換熱效果和降低生產(chǎn)成本,許多企業(yè)對(duì)空調(diào)銅管的徑厚比及齒形提出了較高的要求,其發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為小口徑、薄壁和瘦高齒等。由于銅管在彎曲過程中的銅管外側(cè)部位存在拉應(yīng)力,導(dǎo)致壁厚減薄而出現(xiàn)外裂缺陷;相反,銅管內(nèi)側(cè)存在壓應(yīng)力而導(dǎo)致壁厚增加而出現(xiàn)內(nèi)皺缺陷。銅管彎曲時(shí),為了盡可能地減小彎角外側(cè)的壁厚減薄,往往會(huì)引起彎角內(nèi)側(cè)的起皺。這一要求使得銅管在彎制過程中易出現(xiàn)銅管產(chǎn)生暗裂或起皺缺陷。由于銅管在彎曲過程中的彎角外側(cè)存在著很大的減薄,為了盡可能地減小彎角外側(cè)的壁厚減薄,往往會(huì)引起彎角內(nèi)側(cè)的起皺。這一要求使得銅管在彎制過程中易出現(xiàn)銅管產(chǎn)生暗裂或起皺缺陷。
銅管出現(xiàn)彎曲缺陷存在2方面原因:一是外因即彎曲工藝參數(shù);二是內(nèi)因即銅管本身微觀組織和力學(xué)性能。指出彎曲半徑、芯棒直徑、芯棒伸出量和摩擦因素都是影響薄壁管材發(fā)生起皺的主要因素,增大彎曲半徑、芯棒直徑和芯棒伸出量可使管材彎曲起皺的趨勢(shì)減小,摩擦因素影響較復(fù)雜,并根據(jù)起皺能量準(zhǔn)則和有限元方法提出了預(yù)測(cè)薄壁管在彎曲過程中起皺的能量方法。然而,這些 并沒有涉及到另外一個(gè)因素,即銅管微觀組織狀態(tài)??照{(diào)銅管在退火過程中由于溫度分布的原因,易引起內(nèi)部組織和性能的不均勻性。TP2紫銅管在退火過程中,保溫時(shí)間過長容易出現(xiàn)不均的混晶組織,而且晶粒大小變化不大。發(fā)現(xiàn)退火溫度越高會(huì)使得TP2銅管再結(jié)晶時(shí)刻提前、總時(shí)間縮短,而延長了晶粒長大的時(shí)間使得平均晶粒尺寸增加,而隨著退火時(shí)間的延長,再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)增加,晶粒尺寸長大到 尺寸后趨于穩(wěn)定。因此,通過退火工藝控制銅管的微觀組織尤為重要。此外,管材起皺時(shí)其質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)規(guī)律產(chǎn)生了 變化,為此,本文擬從銅管微觀組織和管材在彎曲過程中質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)兩方面對(duì)銅管彎曲起皺缺陷進(jìn)行分析。
擠壓法生產(chǎn)銅管的工藝流程是:半連鑄圓坯一擠壓一冷軋一拉拔一盤拉~纏繞~退火。其中,半連鑄圓坯和擠壓這兩道工序是決定銅管成品率與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 的圓坯和合理的擠壓工藝是獲得 銅管的前提。由于擠壓的變形特點(diǎn)對(duì)鑄坯的質(zhì)量要求比較嚴(yán)格,因此圓坯上的任何缺陷都會(huì)帶到銅管上,而且有缺陷的地方往往會(huì)造成應(yīng)力集中,通過塑性變形,缺陷會(huì)加深、加長。
擠壓法是異型黃管加工中應(yīng)用較早的加工方法,經(jīng)過一百的發(fā)展,技術(shù)己經(jīng)非常成熟,隨著反向擠壓法以及水封脫皮擠壓技術(shù)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用,擠出的管材晶粒組織 加均勻細(xì)小、管坯質(zhì)量 高,內(nèi)外表面光亮無氧化,不需要進(jìn)行酸洗,使得擠軋法成為銅管較普遍和應(yīng)用較廣泛的生產(chǎn)工藝。國內(nèi)銅加工企業(yè)中,采用擠壓法生產(chǎn)的銅管單根管坯重量己達(dá)500公斤,擠壓機(jī)較大生產(chǎn)噸位為5000噸,水壓機(jī)己被油壓機(jī)所替代,擠壓前主要采用火焰爐和電感應(yīng)加熱兩種形式加熱鑄坯,制品擠壓后均采用水封擠壓方法,避免了擠壓制品氧化,取消了擠壓制品和坯料的酸洗工序;高速、長行程、環(huán)孔型皮爾格式兩輥冷軋管機(jī)是冷軋管工序中主體設(shè)備,國產(chǎn)LG-75IB型冷軋管機(jī)行程可達(dá)1023mm、機(jī)架速度可達(dá)150次/分;管材盤拉工序多采用倒立式連續(xù)落料盤拉機(jī),拉伸卷筒直徑為2200mm,主要技術(shù)裝備國內(nèi)均能制造。
擠壓法生產(chǎn)銅管存在以下缺點(diǎn):
(I)國內(nèi)企業(yè)多采用“感應(yīng)熔煉一立式半連續(xù)鑄造”工藝生產(chǎn)鑄坯,當(dāng)鑄坯質(zhì)量不高時(shí),如果擠壓時(shí)脫皮不好,就會(huì)將各種鑄造缺陷帶入后道工序,降低產(chǎn)品質(zhì)量,影響下道工序加工;而 企業(yè)多采用立式連續(xù)鑄造,由于設(shè)定同一工藝參數(shù)生產(chǎn),鑄坯質(zhì)量比較穩(wěn)定,成品質(zhì)量;
(2)異型銅棒擠壓溫度高達(dá)850~900℃,經(jīng)長時(shí)間擠壓生產(chǎn)后擠壓筒內(nèi)襯磨損較大,影響擠出管坯表面質(zhì)量和尺寸精度,尤其使管坯產(chǎn)生較大的偏心度。
(3)廠房占地面積大,建設(shè)周期長,設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用高,能源消耗較大;
(4)由于設(shè)備和廠房的原因,生產(chǎn)的銅管長度受到限制;
(5)金屬利用率低,擠壓的壓余、脫皮、穿孔等幾何廢料較多,造成產(chǎn)品成品率低,綜合成品率僅在68%左右。