1.细径内螺纹铜管的应用
内螺纹铜管由于其良好的热交换的性能已被广泛应用在制造空调两器(即蒸发器和冷凝器)上,目前最常用的是φ7mm和φ9mm系列。行业内公认的细径内螺纹管指外径小于7mm的内螺纹铜管,有φ6.35mm和φ5mm两个系列。2001年,国内空调制冷行业用管生产的龙头企业——金龙精密铜管集团股份有限公司率先进行了φ5mm细径内螺纹铜管的研发和推广,并在2003年底产品走向市场,出口到韩国,形成了产业化。
国内的空调制造行业在2006年左右才开始真正接受φ5mm系列产品,但相对于φ7mm和φ9mm系列,产品规格相对单一,齿形结构以普通齿为主。2008年初,金龙集团应上海一日资企业的要求,开发更高效的φ5mm系列瘦高齿产品,期间齿形参数几经变更试制,终于在当年的11月份确立,与普通齿相比,虽然米克重略有增加(由34g/m增加到35g/m),但齿条数增多,齿顶角减小,螺旋角加大,经过金龙集团和日方的多次苛刻地力学性能检测、清洁度检测以及换热性能试验,2009年上半年,φ5mm瘦高齿产品终于被日资企业接受并沿用至今。
近年来,由于制冷行业提出的高效、节能、环保和小型化发展方向,使得细径内螺纹铜管产品的产量逐年呈上升趋势,所占比重也逐年增多,产品规格的多样化也愈发明显。截至目前,国内的美的、格力、海尔等传统空调制造企业已广泛应用φ5mm细径内螺纹铜管。
金龙集团某一子公司曾在2011年用空拉的方法生产φ4mm超细径内螺纹铜管样品,并将样品提供某一空调厂家做两器加工试验,结果无疾而终,其主要是原因两器加工的模具尺寸太小,精度难以保证。其实个人认为最主要的原因还是产品的尺寸精度达不到一个固定的标准。比如,先提出φ4mm超细径内螺纹铜管的齿形参数,再选择空拉前的φ5mm细径内螺纹铜管做坯料,在空拉过程中,由于各种不确定的原因,齿形参数会发生较大的变化(底壁增厚,齿顶角变大,螺旋角减小等),从而使两器加工的模具尺寸难以准确选择。
2011年,世界空调行业的标杆企业——日本大金工业株式会社下属的空调器公司开始采用φ4mm内螺纹铜管做小型空调器,主要用于日本国内市场。量虽小但市场潜力巨大,每年需要φ4mm内螺纹铜管300-400吨,主要由日本国内的一家铜管制造厂提供样品及小批量。金龙集团针对这一情况,迅速立项并组成专题组,开始了φ4mm超细径内螺纹铜盘管的开发。经过近两年的研发试制、多次送样、评审改进,2012年底基本实现了产品的批量化生产。
3. 关键技术的开发情况
φ4mm超细径内螺纹铜管 的生产工序与φ5mm超细径内螺纹铜管以及φ7mm、φ9.52mm内螺纹铜管相同,每个工序的控制和要求都要更加严格,尤其是关键工序如旋压(内螺纹成型)工序、热处理工序。
3. 1熔铸工序
熔铸工序是第一道工序,也是生产毛坯的工序。目前在空调制冷用铜管的生产上有两种方法生产毛坯。其一是挤压法,日本国内及日资企业采用的一种方法,即实心铸锭经过加热,挤压穿孔,同时去除外表面氧化层生产毛管。该方法的突出优点是挤压过程中,金属材料处于三向压应力状态,因而金属的塑性可大大提高。但与另一种生产方法相比,生产效率较低。另外一种生产毛坯的方法是水平连铸法,也是国内及欧美目前普遍采用的方法,该方法生产效率高,但在杂质及缺陷的控制上不如挤压法,并且水平连铸之后还要有一道铣面工序,去除表层的氧化皮。
由于整个生产过程会不可避免地产生一定量的工艺废料,大多数厂家会把工艺废料做为回炉料,直接用于内螺纹铜管或者光面铜管的毛坯生产中,对φ7mm、φ9.52mm及以上规格产品质量影响不大,但对于φ4mm超细径内螺纹铜管,水平连铸过程中则不能添加工艺废料,主要原因是工艺废料杂质含量大,会有油污、铁屑等,成品管外径小,管壁薄,缺陷更容易暴露,造成后续工序伤点多,成品率低。因此在水平连铸工序尽可能使用纯净的电解铜板,少用或不用工艺废料,禁止采用外购的紫杂铜。
3.2轧制工序
日本国内及日资企业在挤压穿孔后,采用皮尔格轧机进行轧制,轧制工序并不是变形量最大的工序。而中国及欧美在水平连铸及铣面后,用三辊行星轧机完成大变形量轧制,以φ90*φ40铸坯为例,铣面后,外径为89mm,轧制后的平均外径48mm,平均壁厚2.4mm,轧制过程的变形量(断面收缩率)达到90%以上。铸坯不用加热,单靠变形热完成热轧这一变形过程。
作者姓名:冯振国 鲁长建 王小拢 董二婷