專利名稱：銅鋁復合管成形的方法
技術領域：
本發明涉及到一種銅鋁復合管，尤其是涉及到一種銅鋁復合管的成形方法。
背景技術：
銅鋁復合管屬雙金屬管。雙金屬管按其用途常分為以下幾類l)石油、化工領 域用耐蝕管， 一般內襯管為奧氏體不銹鋼、夕卜層為低碳鋼2)抗磨雙金屬復合管， 一般內襯為高鉻鑄鐵、外部采用鋼管；3)家裝用雙金屬復合管，.一般內襯用鋼管， 外復銅或鋁管；4)換熱器用銅鋁復合管，目的是以鋁代銅，降低成本。
銅管是目前電冰箱、空調換熱器用主要部件。在當今世界制itik逐漸向中國轉 移的背景下，市場競爭日益加劇，降低成本已成為相關生產企業的當務之急。在保 證使用性能割牛下開發低成本管材是降低成本的關鍵。以鋁部分代銅，開發新型銅 鋁復合管產品，既可保持銅管的殺菌、環保要求，又可大幅度降低管材，具有良好 的市場前景。銅鋁復合管是一種內層為銅或銅合金，外層為鋁或鋁合金，經冶金結 合而形成的雙金屬復合管。它綜合了銅鋁兩種金屬的特點，導熱、導電，與水相 容，耐候、耐久、抗氧化、耐腐蝕，強度較高，具有殺菌、環保特點，且比重小、 價格低廉，可替代昂貴的純銅管，廣泛應作空調、冰箱蒸發器和冷》疑器、冰箱連接 管、風機盤管、太陽能熱水管、暖氣散熱管、銅自來水管等。以空調為例，每使用 1噸的銅鋁復合管可節約850公斤銅，每臺空調因此降低成本120 150元。此外， 采用鋁銅復合管后，管材與空調的鋁翹片間不發生電化學腐蝕，長期使用不降低空 調的效果，同時可提高空調的能效比。
目前國內外普遍采用的雙金屬復合管制造方法為機械貼合(如熱擠壓、冷拔、 冷旋壓等)以及涂層法。機械貼合法生產的管材，內外層管未達到牢固的冶金結合， 不可避免地存在層間間隙，會形成間隙腐蝕甚至造成管道阻塞，使用的安全性差和 使用壽命短。涂層法表面改性的管材，盡管價格低廉，但存在漏涂、碰撞破損等問
題，達不到應有的耐蝕作用，且施工要求法蘭連接，施工難度大和施工成本高。近
年來，陸續有新的雙金屬復合管制造方法或工藝出現。如中國專利1358946A(申請 ,:02113245. 3)給出了氬弧焊制作不銹鋼-碳鋼復合管的方法，該方法對材料的焊 接性能要求較高，且生產效率低，不適合銅鋁復合管的生產。專利1375362A(申請 號02114525.3)提出首先在基管與襯管間涂覆釬料，然后冷拉復合，再經中頻感應 釬焊的方法生產不銹鋼-碳鋼耐蝕管。該工藝可有效提高雙金屬管的結合強度，生 產效 高，但對材料焊接性能要求苛刻，不適用于銅鋁復合管的制作。專利 1565757A(申請號03131885.1)公開了一種離心鑄造生產碳鋼-高鉻鑄鐵耐磨復合 管的方法，其工藝包括熔煉、鑄造、熱處理等，工藝流程長，控制復雜、生產成本 高。因此，已有的雙金屬復合管生產方法不適合銅鋁復合管產品的帝ij作。
我國在鋁銅雙金屬復合管的開發方面剛剛起步，目前尚未系統掌握其復合生產 技術，本發明提出一種帶游動芯頭連續擠壓包覆生產銅鋁復合管的方》去，達到鋁銅 冶金結合，其工藝簡單、生產低成本并可實現連續化。
連續擠壓包覆技術可實現無限長鋁包銅線的生產，但在銅鋁復合管的成形過禾呈 中受到銅管強度的限制，無法直接包覆成形。為提高銅管強度，研究者提出以下方 式進行改善l)銅管內灌沙，2)銅管內塞金屬棒，3)銅管內注水。試驗石開究發1L銅 管內灌沙，不能根本解決銅管在成形過程中壓扁的問題，無法順利進行鋁材的包覆; 銅管內塞入金屬棒溯衛后可以順利實現包覆，但無法脫棒，故不能采用；將銅管 內現注滿水、后封住端口，再進行擠壓包覆，由于擠壓包覆過程中局部溫度可達 50(TC以上，導致管內水大量氣化，或使端口瀉水，其不到提高銅管強度的作用， 因而該方法無法應用。

發明內容
本發明的目的是解決現有雙金屬復合管技術無法進行銅鋁復合管的制作以及 克服單一連續擠壓包覆技術過程中雙金屬管成形困難等不足，提供一種技術工藝簡 單、節能并可實現雙金屬冶金復合并連續生產的銅鋁復合管成形方法。
本發明銅鋁復合管成形的方法的技術方案是該方法依次包括如下步驟
(1) 鋁桿矯直，作為包覆材；
(2) 銅管內外表面清洗，作為芯材，鋁桿表面清洗，除去油污及氧化物；
(3) 將芯頭從銅管一端裝入，芯頭嵌入銅管；
(4) 陽模、陰模裝入模腔，模腔裝配完成后置入抬起的擠壓靴中，預熱模腔；
(5) 模腔達到預熱溫度后，放下擠壓靴并壓緊，再將帶有芯頭的銅管穿過陽模 孔，啟動電源，使擠壓輪轉動，同時鋁桿通過擠壓輪槽與壓緊輪形成的喂料口進入 模腔，在擠壓輪帶動下通過坯料(芯材、包覆材)與擠壓輪間的摩擦力在陰模內實現 擠壓包覆；
(6) 銅鋁復合管產品由陰模出料口擠出后，經過冷卻槽中冷卻后，進行除油處 理，然后在巻取上收集。
所述的芯頭在包覆成形過程中可自由游動，芯頭起支撐銅管、保障芯材強度， 達到內孑L尺寸和內表面高精度要求。
所述的芯頭嵌入銅管的距離為2 3mm。 所述的鋁桿的直徑0=9. 5mm。
所述的銅管也可以是銅合金管，所述的鋁桿也可以是鋁合金桿，所述的銅鋁復 合管也可以是銅合金鋁合金復合管。(覺得5與6、 7有點重復，建議刪除5) 所述的銅管也可以是銅合金管，所述的模腔預熱，45(TC 55(TC。 所述的鋁桿也可以是鋁合金桿，所述的鋁桿為兩根，且分別在壓輪作用下由擠 壓輪輪槽導入模腔進料口，進而導入腔室，將同時進入腔室并朝出口方向運動的銅 管包覆。
一種連續擠壓包覆裝置，由擠壓輪、壓輪、擠壓靴、模腔、陽模、陰模構成， 經過熱處理的陽模和陰模裝入模腔，兩端用螺栓壓緊后放入抬起的擠壓靴中，擠壓 靴依液壓裝置壓緊，其特征在于作為芯材的銅管中設置有芯頭，且芯頭在包覆成 形過程中可自由游動，芯頭起支撐銅管、保障芯材強度，達到內孔尺寸和內表面高
精度要求，模腔預熱溫度可以調節。
在單輪雙槽連續擠壓包覆機上，利用游動芯頭，實現在銅管上連續包覆一定厚 度的鋁。游動芯頭一方面起支撐銅管、保障芯材強度的作用，從而順利成形，另一 方面在包覆成形過程中芯頭可自由游動，達到內？L尺寸和內表面高精度要求。銅鋁 復合管外徑由陰模內孔尺寸決定。
帶游動芯頭連續擠壓包覆原理如下(見圖1):將前端塞有游動芯頭的薄壁銅管 沿模孔穿進陽模，作為芯材；經矯皿清洗后的鋁桿由連續擠壓機喂料口進入，作 為包覆材，在擠壓輪帶動下通過坯料(芯材、包覆材)與擠壓輪間的摩擦力在裝配于
陰模(與陽模一起裝配于己預熱的模腔中，見圖2、圖3)內實現擠壓包覆，銅鋁復
合管產品由陰模出料口、陰模螺栓孔后進入冷卻和除油裝置，最后在巻取設備上收 集。
芯材(銅管)與包覆材進入模腔的擠壓力及包覆成形所需的壓力由芯沐包覆材 與擠壓輪間的摩擦力來形成，變形所需溫度由摩擦機械能轉化而來，與常規擠壓相
比節能30%。由于芯材與包覆材都可成巻供應，因而可保證坯料(芯材或包覆材)連 續，從而實現連續生產。參見圖l，連續擠壓包覆裝置由擠壓輪、壓輪、擠壓靴、 模腔等構成。
銅鋁復合管產品連續擠壓包覆具體過程如下
1) 模具裝配
將經過熱處理的陽t莫和陰禾莫^A模腔(圖2)，兩端用螺栓壓緊后放入J^起 的擠壓靴中。最后將擠壓靴放下并壓緊，最后將擠壓靴放下并壓緊，見圖3。
2) 穿芯
首先將游動芯頭塞入薄壁銅管前端，然后將帶游動芯頭的銅管前端沿陽模 螺栓孔穿入陽
模，直到游動芯頭前端進入陰模2 3咖，見圖4。
3) 模腔預熱
預熱M 450°CT550°C 4)連續擠壓包覆
兩根鋁桿分別在壓輪作用下由擠壓輪輪槽導入模腔進料口，進而導入腔室，將 同時進入腔室并朝出口方向運動的銅管包覆。
本發明方法將游動芯頭技術與連續擠壓技術相結合，在單輪雙槽連續擠壓包覆 機上，利用游動芯頭，實現在銅管上連續包覆一定厚度的鋁或鋁合金。游動芯頭一 方面起支撐銅管、保障芯材強度的作用，從而順利成形，另一方面在包覆成形過程 中芯頭可自由游動，達到內孔尺寸和內表面高精度要求，獲得了冶金結合的銅鋁復 合管，達到了連續擠壓與游動芯頭技術相結合。銅鋁復合管外徑由陰模內孔尺寸決 定。該方法可實現銅鋁雙金屬的冶金復合、工藝簡單、節能并可實現連續生產，可 有效降低冰箱、空調用換熱器成本，具有良好的應用前景。


下面以實例進一步說明本發明的實質內容，但本發明的內容并不限于此。 圖1本發明連續擠壓包覆裝置，圖中，l為鋁桿，2為擠壓輪輪槽，3為壓輪， 4為擠壓輪，5為擠壓靴，6為模腔。 圖2是本發明模腔。
圖3是本發明模具裝配，圖中，l為堵頭，進料 L 3為陽模，4為螺栓1， 5 為螺栓2， 6為陰模。
圖4是本發明穿芯。圖中，l為銅管，2為游動芯頭。
具體實施例方式
本發明銅鋁復合管成形的方法，依次包括如下步驟
(1) 包覆鋁桿矯直；
(2) 銅管內夕卜表面清洗，包覆鋁桿表面清洗，除去油污及氧化物；
(3) 將芯頭從銅管一端裝入，芯頭嵌入銅管；
(4) 將帶有芯頭的銅管穿過?？祝瑫r鋁桿由擠壓輪槽與壓緊輪形成的喂料口
進入模腔，在擠壓輪帶動下通過坯料(芯材、包覆材)與擠壓輪間的摩擦力在陰模內
實現擠壓包覆；
(5)銅鋁復合管產品由陰模出料口擠出后，經過冷卻槽中冷卻后，進行除油處 理，然后在巻取上收集，最后包裝、入庫。
實施例1:原料為兩根①9. 5mm的純鋁桿及一根①10mm壁厚為lram(內徑8imi) 的紫銅管，配套相應游動芯頭，陰模內徑①12咖，模腔預熱溫度為500。C，擠壓輪 轉速6rpm。
結果得到外徑①12mm、內徑為08mm銅鋁復合管，尺寸精度土O. 05mm，包覆 鋁厚度lmm，銅管不變形，.包覆管內外表面精度良好。
實例2:原料為兩根①9. 5mm的純鋁桿及一根OIO咖壁厚為2ram(內徑6mm)的 紫銅管，配套相應游動芯頭，陰模內徑①12跳模腔預熱MiS為50(rC，擠壓輪轉 速10rpm。
結果得到外徑①12mm、內徑為08ram銅鋁復合管，尺寸精度士0.08mm，包覆 鋁厚度lmm，銅管減厚、壁厚為lmm，包覆管內外表面精度良好。
實例3:原料為兩根①9. 5mm的純鋁桿及一根08mm壁厚為l咖(內徑①6mm) 的紫銅管，酉己套相應游動芯頭，陰模內徑①10mm，模腔預熱溫度為48(TC，擠壓輪 轉速10rpm。
結果得到外徑O10mm、內徑為06mm銅鋁復合管，尺寸精度土0.05mm，包覆 鋁厚度lmm，銅管不變形，包覆管內外表面精度良好。
權利要求
1、一種銅鋁復合管成形的方法，其特征在于該方法依次包括如下步驟(1)鋁桿矯直，作為包覆材；(2)銅管內外表面清洗，作為芯材，鋁桿表面清洗，除去油污及氧化物；(3)將芯頭從銅管一端裝入，芯頭嵌入銅管；(4)陽模、陰模裝入模腔，模腔裝配完成后置入抬起的擠壓靴中，預熱模腔；(5)模腔達到預熱溫度后，放下擠壓靴并壓緊，再將帶有芯頭的銅管穿過陽?？?，啟動電源，使擠壓輪轉動，同時鋁桿通過擠壓輪槽與壓緊輪形成的喂料口進入模腔，在擠壓輪帶動下通過坯料(芯材、包覆材)與擠壓輪間的摩擦力在陰模內實現擠壓包覆；(6)銅鋁復合管產品由陰模出料口擠出后，經過冷卻槽中冷卻后，進行除油處理，然后在卷取上收集。
2、 根據權利要求1所述的銅鋁復合管成形的方法，其特征在于所述的芯頭 在包覆成形過程中可自由游動，芯頭起支撐銅管、保障芯材強度，達到內孔尺寸和 內表面高精度要求。
3、 根據權利要求1所述的銅鋁復合管成形的方法，其特征在于所述的芯頭 嵌入銅管的距離為2 3mm。
4、 根據權利要求1所述的銅鋁復合管成形的方法，其特征在于所述的鋁桿 的直徑0=9.5咖。
5、 根據權利要求1所述的銅鋁復合管成形的方法，其特征在于所述的銅管 也可以是銅合金管，所述的鋁桿也可以是鋁合金桿，所述的銅鋁復合管也可以是銅 合金鋁合金復合管。(覺得5與6、 7有點重復，建議刪除5)。
6、 根據權利要求1所述的銅鋁復合管成形的方法，其特征在于所述的銅管 也可以是銅合金管，所述的模腔預熱溫度45(rC 55(TC。
7、 根據權利要求1所述的銅鋁復合管成形的方法，其特征在于所述的鋁桿也 可以是鋁合金桿，所述的鋁桿為兩根，且分別在壓輪作用下由擠壓輪輪槽導入模腔 進料口，進而導入腔室，將同時進入腔室并朝出口方向運動的銅管包覆。
8、 一種連續擠壓包覆裝置，由擠壓輪、壓輪、擠壓靴、模腔、陽模、陰模構 成，經過熱處理的陽模和陰模^A模腔，兩端用螺栓壓緊后放入抬起的擠壓靴中，擠壓靴依液壓裝置壓緊，其特征在于作為芯材的銅管中設置有芯頭，且芯頭在包 覆成形過程中可自由游動，芯頭起支撐銅管、保障芯材強度，達到內孑L尺寸和內表 面高精度要求，模腔預熱纟顯度可以調
全文摘要
本發明公開了一種銅鋁復合管的成形方法，該方法將游動芯頭技術與連續擠壓技術相結合，在單輪雙槽連續擠壓包覆機上，利用游動芯頭，實現在銅管上連續包覆一定厚度的鋁或鋁合金。游動芯頭一方面起支撐銅管、保障芯材強度的作用，從而順利成形，另一方面在包覆成形過程中芯頭可自由游動，達到內孔尺寸和內表面高精度要求，獲得了冶金結合的銅鋁復合管，達到了連續擠壓與游動芯頭技術相結合。銅鋁復合管外徑由陰模內孔尺寸決定。該方法可實現銅鋁雙金屬的冶金復合、工藝簡單、節能并可實現連續生產，可有效降低冰箱、空調用換熱器成本，具有良好的應用前景。
文檔編號B21C23/24GK101380648SQ200810233430
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月13日 優先權日2008年10月13日
發明者孫淑紅, 尹建成, 張家濤, 毅 鐘, 鵬 高 申請人:昆明理工大學