本發(fā)明涉及一種鋁銅復合管的制備方法，適用于鋁包銅復合管(acc:aluminumcladcopper)或銅包鋁復合管(cca:coppercladaluminum)的制備。該方法制造工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，效率高，易于推廣應用。

背景技術：

幾十年來，紫銅管作為熱交換管在制冷行業(yè)得到了廣泛應用。但是，紫銅管存在質(zhì)量重、價格高的問題，精密銅管的生產(chǎn)已經(jīng)不能滿足制冷行業(yè)的需求。鋁銅復合管具有優(yōu)良的綜合性能，是制冷行業(yè)中蒸發(fā)器、冷凝器用管和相應連接管、管件的替代管材。研究表明，采用鋁銅復合管比采用紫銅管重量可以降低36.5％～46.3％，成本可以降低23％～34.8％。同時，銅的瞬間吸熱能力是鋁的1.6倍，而鋁的散熱速度是銅的2.3倍，鋁/銅復合管可以綜合兩者優(yōu)勢，提高換熱效能。拉拔法等方法制備的機械復合管界面受熱易分層，界面結合強度低；熱擠壓等方法制備冶金復合管往往需要復雜的設備和工藝流程，增大了生產(chǎn)制造成本。因此，結合現(xiàn)有技術，嘗試開發(fā)新的鋁銅復合管制備方法顯得十分必要。

攪拌摩擦焊(fsw)作為一種先進的固相焊接技術，已經(jīng)在航空航天、船舶制造、陸路交通等諸多工業(yè)制造領域得到了成功應用。fsw利用攪拌頭與待焊金屬間摩擦產(chǎn)熱及攪拌頭對塑化金屬的攪拌作用實現(xiàn)金屬間的連接。焊接過程中攪拌頭軸肩、攪拌針側(cè)面及攪拌針端部均與工件摩擦產(chǎn)熱，且軸肩產(chǎn)熱占主要部分，增大攪拌針直徑使軸肩產(chǎn)熱量逐漸降低而攪拌針側(cè)面產(chǎn)熱增加。因此，基于攪拌針側(cè)面摩擦產(chǎn)熱機制，設計一個帶有特殊軸肩的焊接工具，利用旋轉(zhuǎn)的焊接工具與鋁/銅管之間摩擦、擠壓產(chǎn)生的熱和力的作用實現(xiàn)鋁銅復合管的制備顯得十分簡單且具有創(chuàng)新性。該方法可以極大的簡化鋁銅復合管生產(chǎn)制造過程，擴展金屬復合管制備方法，有利于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，具有極大的工業(yè)應用價值。

技術實現(xiàn)要素：

要解決的技術問題

為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種鋁銅復合管的制備方法，可以實現(xiàn)鋁/銅管界面的冶金結合，生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低廉。

技術方案

一種鋁銅復合管的制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將過渡配合的鋁管和銅管進行裝配，形成內(nèi)為襯管，外為基管的配合，在裝配好的鋁/銅管一端設有一通孔；當acc管配合時：鋁管內(nèi)徑和銅管外徑實現(xiàn)過渡配合，銅管為襯管，鋁管為基管；當cca管配合時：銅管內(nèi)徑和鋁管外徑實現(xiàn)過渡配合，鋁管為襯管，銅管為基管；

步驟2：采用兩個固定半模將鋁/銅管固定，在兩個固定半模與鋁/銅管一端的通孔相應位置設有通孔，將圓柱銷穿過鋁管、銅管和兩個固定半模，采用夾具將兩個固定半模夾緊固定；

步驟3：采用攪拌摩擦焊的方法，將焊接工具的端部直徑與襯管內(nèi)徑相同的焊接工具端部插入鋁/銅管進行對中；

步驟4：焊接工具端部以95rpm～950rpm的旋轉(zhuǎn)速度，以15mm/min～120mm/min向管內(nèi)的移動速度進行焊接；當達到設定焊接距離后以120mm/min的焊接速度回抽，完成焊接過程。

所述基管和襯管為壁厚為1mm～5mm厚的鋁管或銅管。

所述焊接工具主軸13、芯軸11和端部；所述端部包括摩擦圓柱10、摩擦圓臺9和對中圓柱8；主軸13通過主軸法蘭12連接芯軸11，芯軸11連接端部摩擦圓柱10，然后為摩擦圓臺9和對中圓柱8；所述摩擦圓臺9上開有多個凹槽；所述對中圓柱8的直徑小于摩擦圓柱10，摩擦圓臺9位于兩者之間呈過度斜面。

所述摩擦圓臺9的最大直徑較對中圓柱直徑增大0.2～0.6mm。

有益效果

本發(fā)明提出的一種鋁銅復合管的制備方法，將過渡配合的鋁管和銅管裝配起來，距裝配好的鋁/銅管底部一定距離開通孔，采用開有通孔的兩個固定半模將鋁/銅管固定，將帶有軸肩的焊接工具端部插入襯管對中，使焊接工具按照設定的旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度向管內(nèi)移動，完成設定焊接距離后以一定速度回抽，完成焊接過程。本發(fā)明是基于攪拌摩擦焊產(chǎn)熱機制開發(fā)的一種新型的鋁銅復合管制備工藝。該工藝節(jié)能環(huán)保，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；可控性好，易于實現(xiàn)工業(yè)化應用。

附圖說明

圖1：焊前裝配示意圖

圖2：為實施本發(fā)明所涉及的焊接工具形貌示意圖

1-帶有軸肩的焊接工具，2-第一固定半模，3-第二固定半模，4-裝配配合面，5-基管，6-襯管，7-圓柱銷，8-對中圓柱，9-摩擦圓臺，10-摩擦圓柱，11-芯軸，12-主軸法蘭，13-主軸。

圖3：本實施實例獲得的接頭形貌:(a)橫截面,(b)中間層

具體實施方式

現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：

圖1中：1是帶有特殊軸肩的焊接工具。2和3為兩個完全相同的固定半模，其作用是結合圓柱銷固定基管和襯管。固定半模圓柱側(cè)面銑出的平面是為了方便在焊接過程中對兩個固定半模進行夾緊、固定。4是2和3裝配配合面。5是基管，6為襯管，基管和襯管配合面為過渡配合。7為圓柱銷，其同時穿過固定半模、基管和襯管，防止基管和襯管在焊接過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動。對于本發(fā)明，如果5為鋁管，則6為銅管，即情況1；如果5為銅管，則6為鋁管，即情況2。

圖2中：8為對中圓柱。對中圓柱直徑與襯管內(nèi)徑相同，在焊接開始前，將對中圓柱側(cè)面插入待焊襯管中，進行對中。9為摩擦圓臺。摩擦圓臺側(cè)面開有凹槽，其作用在于增大圓臺側(cè)面與襯管內(nèi)壁之間的摩擦，防止焊接過程中圓臺側(cè)面變光滑，降低摩擦產(chǎn)熱量。摩擦圓臺最大直徑較對中圓柱直徑增大0.2～0.6mm，即焊接過程中，鋁/銅管徑向減薄0.1～0.3mm。10為摩擦圓柱。摩擦圓柱既與襯管內(nèi)壁摩擦產(chǎn)熱，還對鋁/銅管界面提供一定的徑向保壓時間。11為芯軸。芯軸的長短決定了可焊距離的遠近。12為主軸法蘭，13為主軸。焊接時主軸旋轉(zhuǎn)帶動芯軸、摩擦圓臺等旋轉(zhuǎn)。

實施實例：

選擇尺寸為20mm(外徑)×1.5mm(壁厚)×70mm(高度)的t2紫銅管，24mm(外徑)×2mm(壁厚)×70mm(高度)的1060純鋁管。

步驟1：將過渡配合的鋁管和銅管進行裝配，形成內(nèi)為襯管，外為基管的配合，在裝配好的鋁/銅管一端設有一通孔；當acc管配合時：鋁管內(nèi)徑和銅管外徑實現(xiàn)過渡配合，銅管為襯管，鋁管為基管；當cca管配合時：銅管內(nèi)徑和鋁管外徑實現(xiàn)過渡配合，鋁管為襯管，銅管為基管；

步驟2：采用兩個固定半模將鋁/銅管固定，在兩個固定半模與鋁/銅管一端的通孔相應位置設有通孔，將圓柱銷穿過鋁管、銅管和兩個固定半模，采用夾具將兩個固定半模夾緊固定；防止焊接過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動。

步驟3：采用攪拌摩擦焊的方法，將焊接工具的端部直徑與襯管內(nèi)徑相同的焊接工具端部插入鋁/銅管進行對中；所述端部直徑為17mm，有效摩擦圓柱側(cè)面高度為8mm；

步驟4：焊接工具端部以950mm/min的旋轉(zhuǎn)速度，以30mm/min向管內(nèi)的移動速度進行焊接；當達到設定焊接距離后以120mm/min的焊接速度回抽，完成焊接過程；所述焊接工具的側(cè)面下壓量為0.3mm。

從圖3(a)可以看出，鋁管和銅管界面實現(xiàn)焊合，界面結合過程中在鋁基體和銅基體之間形成了具有一定厚度的中間層。從圖3(b)中間層顯微組織可以看出，鋁管和銅管之間形成了良好的冶金結合。綜上所述表明，該工藝實現(xiàn)了鋁管和銅管界面的冶金結合。因此，本發(fā)明開發(fā)的工藝切實可行。