CN100561078C - 铝包铜毛细管的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种铝包铜毛细管，包含管状的内层和包覆在该内层外表面的管状的外层，内层为铜合金材质，外层为铝合金材质。生产该毛细管的步骤如下：(1)准备作为原料的管坯，并将管坯进行退火，退火时采用氮气与氢气的混和气体进行保护，退火温度为330～380摄氏度；(2)向管坯内注入内润滑油；(3)将管坯进行拉伸，在该拉伸过程中向管坯的外表面不间断地喷淋外润滑油；(4)重复4到6次所述的步骤(2)和步骤(3)。铝包铜毛细管的性能与铜毛细管基本相同，但比铜重量更轻、成本低。且外表面为铝，便于铝铝焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝包铜毛细管，还涉及该毛细管的的生产工艺。
背景技术
毛细管的管径很小，内径仅有0.5～0.3毫米，外径也仅有2.5～3.0毫米，因此加工难度非常大。毛细管通常采用铜材料来制造，因为铜的加工性能和使用性能均十分优异。但铜质毛细管的生产成本高，高质量的金属铜为相对较贵重的资源。
为了节省成本，在某些场合能够使用铝或铝合金代替铜用于制造毛细管，这样能大幅度降低毛细管的使用成本，节约了相对较贵重的铜资源。并且由于铝的比重(2.70)仅为铜的比重(8.93)的1/3左右，因此能大幅度减轻毛细管的重量。
但铝的加工性能和使用性能均不如铜，其强度与使用寿命有限。并且由于铝的耐腐蚀性较差，无法应用在有腐蚀的地方。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种性能与铜毛细管基本相同，而生产成本大幅度降低的铝包铜毛细管。
为达到上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种铝包铜毛细管，该毛细管包含管状的内层和包覆在该内层外表面的管状的外层，所述的内层为铜合金材质，所述的外层为铝合金材质。
所述毛细管的总横截面积的15～50％为所述内层的横截面积，其余为所述外层的横截面积。所述的铜合金的含铜量大于99.9％，其余为杂质。所述的铜合金的含铜量大于99.98％，还包含0.013～0.050％的P，其余为杂质。所述的铝合金的化学成分如下(质量百分比)：Cu：0.05～0.20；Mg：0.045～0.055；Mn：1.0～1.6；Fe：0.65～0.75；Si：0.55～0.65；Zn：0.05～0.15，其余为铝。
本发明的另一目的在于提供一种用于生产本发明的第一种技术方案中所公开的铝包铜毛细管的生产方法。
为达到上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种如第一种技术方案所述的铝包铜毛细管的生产工艺，依次包含如下步骤：
(1)准备作为原料的管坯，该管坯包含管状的内层和包覆在该内层外表面的管状的外层，所述的内层为铜合金材质，所述的外层为铝合金材质，将所述的管坯进行退火，退火时采用氮气与氢气的混和气体进行保护，退火温度为330～380摄氏度；
(2)向所述管坯内注入内润滑油；
(3)将所述的管坯进行拉伸，所述的拉伸速度为110～120米每分钟，在该拉伸过程中向所述管坯的外表面不间断地喷淋外润滑油；
(4)重复4到6次所述的步骤(2)和步骤(3)。
所述的退火温度为355～365摄氏度。所述的步骤(4)为重复4次所述的步骤(2)和步骤(3)。所述的混合气体中，氮气的含量为75～85％，其余为氢气。所述铝包铜毛细管的总横截面积的15～50％为所述内层的横截面积，其余为所述外层的横截面积；所述的铜合金的含铜量大于99.98％，还包含0.013～0.050％的P，其余为杂质；所述的铝合金的化学成分如下(质量百分比)：Cu：0.05～0.20；Mg：0.045～0.055；Mn.1.0～1.6；Fe：0.65～0.75；Si：0.55～0.65；Zn：0.05～0.15，其余为铝。
根据本发明公开的生产工艺实施的铝包铜毛细管，具有以下优点：
1、重量轻：以铜截面15％的产品为例，其同样重量的长度为铜毛细管的2倍。
2、与纯铜毛细管相比，成本大大降低，仅用12％的铜就能达到于纯铜毛细管相同的效果，且换热性能优于铜。
3、与铝或铝合金毛细管相比，强度与使用寿命均大大提高，导热性能好，综合性能更接近铜。
4、内层的铜和外层的铝不太可能同时在同一个部位产生缺陷，因此具有良好的防漏效果。
5、通过退火步骤，在铝、铜之间形成一层很薄的结合层，能有效防止使用过程中由于仪器的频繁开关而造成的震动疲劳破坏。
6、外表面为铝，便于铝铝焊接。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行说明：
本实施例中需要生产的毛细管尺寸如下：高2.7×1.2×800，其中：“高”代表国家标准中的高级毛细管，2.7代表毛细管外径为2.7±0.03毫米，1.2代表毛细管内径为1.2±0.02毫米，800代表毛细管长度为900±3.5mm毫米。上述公差均为国标允许的偏差范围。
用于制造管坯的铝包铜外层为国际牌号3003的铝合金，内层为牌号TP2的紫铜。铜层占截面积的15％，从重量上来说，铜占毛细管总重量的30％，其余为铝合金。管坯的直径为8毫米，壁厚1.15毫米。
先将所述管坯在光亮退火炉中进行退火，退火时需用氮气80％、氢气20％的混和气体进行保护，退火温度为350摄氏度。
拉制该毛细管须经过4个道次，每个道次包含如下步骤：
(1)向管坯内注入Batoyle Freedom Group公司制造的牌号为Master Draw598的内润滑油；
(2)在管坯内放入与外模相配合的游动芯头。
(3)对管坯的进行制头，使之能被固定在圆盘拉伸机上进行拉伸。
(4)采用φ500圆盘拉伸机进行管坯的拉伸，拉伸速度为120米每分钟。在该拉伸过程中，向管坯的外表面不间断的喷淋外润滑油，起到润滑和降温的作用，防止管坯在拉伸过程中温度过高。外润滑油为Batoyle Freedom Group公司制造的牌号为Master Draw 5128的外润滑油。
(5)将拉伸后的管坯去头，从圆盘拉伸机上取下。
上述4个道次中的前两个道次为空拉，空拉时无需放入游动芯头。
在完成每个道次后，管坯的内外径尺寸如下表所示：
表1：
| 道次 | 外径mm | 内径mm |
| 1 | φ6.03±0.05 | φ4.03±0.05 |
| 2 | φ5.10±0.05 | φ3.06±0.05 |
| 3 | φ3.70±0.03 | φ2.00±0.03 |
| 4 | φ2.70±0.03 | φ1.20±0.02 |
拉伸完毕后，对毛细管进行清洗、切割、检验，将成品包装入库。
铝包铜毛细管坯在拉伸前必须经过退火处理，使得在铝铜界面上能形成一层很薄的结合层，保证了铜和铝分子相互扩散结和稳定，从而有效地保证了两种材料的复合强度。在350摄氏度下退火，能保证铝合金的力学性能最佳，结合层的扩散较好。退火过程中必须使用气体保护，避免铜氧化变色。
在拉伸时，管材的内外润滑非常重要。本实施例中所选用的润滑油不仅能实现良好的润滑，从而减少摩擦系数、提高拉拔的稳定性，还能完全溶解于清洗液中，退火后不留残炭。
拉伸时，变形的速率将随着拉拔速度的增加而提高，材料的变形抗力也会随之升高，所需的拉拔力增大。因为铝及铝合金的强度不如铜，所以铝包铜管材的拉拔速度应适当小于铜管的拉伸速度，选择在110～120米每分钟比较合适。
拉伸工序结束后毛细管的内外必须进行清洗。清洗过程选用INEOS ChlorLimited公司生产的清洗剂：‘METHOKLONE’GR。该清洁剂不仅能有效洗去润滑油，并且完全环保。
铝包铜毛细管能够进一步进行各种深加工，加工成直管、盘管等各种毛细管零件。本实施例生产的是定尺直管800mm长，采用校直切断机校直切断。采用倒角吹风机把毛细管两端的毛刺去掉、吹干净。每支毛细管都采用万能测试台测定流量。
下表为10支根据本实施例生产的毛细管在万能测试台上测出的流量值。测试时的入口压力为0.08Mpa。
表2：
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 流量L/min | 5.80 | 5.80 | 5.81 | 5.83 | 5.82 | 5.84 | 5.83 | 5.82 | 5.85 | 5.82 |
从表2可以看出，根据本实施例生产的毛细管的流量值是相当稳定的，达到了与铜毛细管相同的效果。铝包铜毛细管能和铜毛细管一样，进一步加工各种深加工件，如冲凸、绕圈等。
经深加工后的铝包铜毛细管深加工件，其流量值仍然保持不变，加工后也没有开裂和裂纹。
铝合金毛细管的深加工零件解决了空调和冰箱在制造中铜铝焊接的难题，只需要铝铝焊接就能达到良好效果，进一步降低了制造成本。因此铝包铜毛细管是替代铜毛细管的最好的材料。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
Claims (5)
1、一种铝包铜毛细管的生产工艺，其特征在于：所述毛细管包含管状的内层和包覆在该内层外表面的管状的外层，所述的内层为铜合金材质，所述的外层为铝合金材质，该生产工艺依次包含如下步骤：
(1)准备作为原料的管坯，该管坯包含管状的内层和包覆在该内层外表面的管状的外层，所述的内层为铜合金材质，所述的外层为铝合金材质，将所述的管坯进行退火，退火时采用氮气与氢气的混和气体进行保护，退火温度为330～380摄氏度；
(2)向所述管坯内注入内润滑油；
(3)将所述的管坯进行拉伸，所述的拉伸速度为110～120米每分钟，在该拉伸过程中向所述管坯的外表面不间断地喷淋外润滑油；
(4)重复4到6次所述的步骤(2)和步骤(3)。
2、根据权利要求1所述的铝包铜毛细管的生产工艺，其特征在于：所述的退火温度为355～365摄氏度。
3、根据权利要求1所述的铝包铜毛细管的生产工艺，其特征在于：所述的步骤(4)为重复4次所述的步骤(2)和步骤(3)。
4、根据权利要求1所述的铝包铜毛细管的生产工艺，其特征在于：所述的混合气体中，氮气的含量为75～85％，其余为氢气。
5、根据权利要求1所述的铝包铜毛细管的生产工艺，其特征在于：所述铝包铜毛细管的总横截面积的15～50％为所述内层的横截面积，其余为所述外层的横截面积；所述的铜合金的含铜量大于99.98％，还包含0.013％的P，其余为杂质；所述的铝合金的化学成分如下(质量百分比)：Cu：0.05～0.20；Mg：0.045～0.055；Mn：1.0～1.6；Fe：0.65～0.75；Si：0.55～0.65；Zn：0.05～0.15，其余为铝。
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