CN106238502A - 汽车空调管总成制造工艺 - Google Patents

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杨国海
周军
杨钘超
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/154—Making multi-wall tubes

Abstract

本发明公开了汽车空调管总成制造工艺，包括以下制造步骤：a)制作双层方形铝合金管；b)制作外铜管；c)制作内铜管；d)双层方形铝合金管、内铜管和外铜管的复合成型；e)加热复合管清洗；f)填充隔热材料。本发明为汽车空调管总成制造工艺，该制造工艺结构简单、制造成本低、科学便利、工序少、效率高、批量大、耐腐蚀性能好，制造的汽车空调管不但具有良好的机械性能，可满足后续加工和使用要求，而且该工艺制得的汽车空调管具有极佳的隔热效果，可以适应汽车内部恶劣的环境。

Description

汽车空调管总成制造工艺
技术领域
本发明涉及一种汽车空调管总成制造工艺。
背景技术
目前，汽车空调管用的材料大都数为铜合金或钢材，由于钢材耐腐蚀性能差，热交换效果不太理想，且加工工序复杂，成本较高，而采用铜合金随着铜价高涨，使用成本太高，造成空调的价格较高。铝与钢、铜三种材料的性能参数比较如下表所示：
铜 钢 铝
熔点(℃) 1083 1538 660.37
密度(g/cm3) 8.9 7.8 2.72
抗拉强度(MPa) 35-250 180-280 80-247
延伸率 50 40-50 50
导热系数(W/m*K) 401 46 237
比热容(J/kg*K) 385 502.4 903
从表中可以看出：纯铝的密度小，约为铁(钢)的1/3,熔点低，具有很高的塑性，易于加工，但是纯铝的强度很低，不宜做结构材料，作为空调用管材技术，还不成熟，部分性能方面还需改进，具体体现在以下两点：(1)、对于空调而言，在达到相同的制冷效果的前提下，体积越小越好，所以必须选择热交换率高于或者接近现有空调用料的材料才能替代；其次，空调的工作环境比冰箱、冷柜恶劣，对制冷管路系统的防腐要求高。
铝的导热系数虽然比铜低，但比铁的导热系数高的很多，并且铝的比重低，用铝合金来替代铜或铁来制造空调热交换管具有很多优点。但现有的铝合金在最终加工成薄壁的管材时，因为铝合金的延展性比铜低而容易出现破裂或泄漏现象，并且现有的铝合金材料的防腐蚀性能过不到要求。
发明内容
本发明的目的在于提供汽车空调管总成制造工艺，该制造工艺结构简单、制造成本低、科学便利、工序少、效率高、批量大、耐腐蚀性能好，制造的汽车空调管不但具有良好的机械性能，可满足后续加工和使用要求，而且该工艺制得的汽车空调管具有极佳的换热效果，可以适应汽车内部恶劣的环境。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
汽车空调管总成制造工艺，包括以下制造步骤：
a)制作双层方形铝合金管：
1)先取内铝合金圆棒坯和外铝合金圆棒坯，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径的作用，分别得到圆形的内铝合金空心管坯和外铝合金空心管坯。
2)将内铝合金空心管坯和外铝合金空心管坯分别进行内模和外模的拉伸成型，分别制得内外均带有圆形倒角的内铝合金圆角方形管和外铝合金圆角方形管。
3)将内铝合金圆角方形管和外铝合金圆角方形管经过焊接的方式结合在一起，制得双层方形铝合金管。
b)制作外铜管：先取外铜圆棒，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径作用，制得圆形的外铜空心管。
c)制作内铜管：先取内铜圆棒，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径作用，制得圆形的内铜空心管。
d)双层方形铝合金管、内铜管和外铜管的复合成型：
1)双层方形铝合金管和内铜管复合成型：将双层方形铝合金管套接在内铜管上，通过拉拔机进行内模和外模的拉拔复合成型，得到双层方形铝合金管和内铜管的复合管，使双层方形铝合金管的内表面上均匀粘附有内铜管上的铜，内铜管的外表面均匀粘附有双层方形铝合金管的铝，双层方形铝合金管的铝和内铜管内的铜在连接处相互扩散，形成第一铜铝冶金结合层。
2)双层方形铝合金管和外铜管复合成型：将上述步骤(1)拉拔形成后的双层方形铝合金管和内铜管的复合管内接在内铜管上，通过拉拔机进行内模和外模的拉拔成型，制得外部为外铜管、中部为双层方形铝合金管、内部为内铜管的复合管，使双层方形铝合金管的外表面上均匀粘附有外铜管上的铜，外铜管的内表面均匀粘附有双层方形铝合金管的铝，双层方形铝合金管的铝和外铜管内的铜在连接处相互扩散，形成第二铜铝冶金结合层。
3)加热融合处理：将上述步骤(2)拉拔形成后的外部为外铜管、中部为双层方形铝合金管、内部为内铜管的复合管放置到加热炉上进行加热融合处理，加热融合处理对形成的第一铜铝冶金结合层和第二铜铝冶金结合层进行加强，待加热完毕后立即进行水冷处理，得到加热复合管。
e)加热复合管清洗。
f)填充隔热材料：取上述清洗好的加热复合管进行冷却处理后，将加热复合管的一端通过密封套进行密封，从加热复合管的另一端填充隔热材料，待隔热材料填充完毕后，通过密封套将加热复合管的另一端也进行密封，制得成品汽车空调管。
进一步，在步骤(a)的第二步中，内铝合金圆角方形管的型号为3003合金，外铝合金圆角方形管的型号为4045合金。
进一步，在步骤(a)的第三步中，内铝合金圆角方形管和外铝合金圆角方形管焊接结合的具体过程：先用感应线圈进行感应瞬时加热，感应加热温度为350-500℃，控制加热时间为0.5-2秒钟，然后进行水冷，使内铝合金圆角方形管的铝冶金层和外铝合金圆角方形管的铝冶金层焊合在一起，实现铝铝焊接，铝铝之间原子间金属键结合，内铝合金圆角方形管和外铝合金圆角方形管的结合处形成铝铝冶金结合层。
进一步，在步骤(d)中，双层方形铝合金管、内铜管和外铜管的复合成型通过拉拔机进行内模和外模的拉拔成型过程中，需要添加拉拔润滑乳化液。
进一步，在步骤(a)的第三步中，复合管放置到加热炉上的加热温度为300-550℃，加热时间为3-10分钟。
进一步，在步骤(e)中，加热复合管清洗的清洗过程：先通过压缩空气机将液态或者固态二氧化碳引入到加热复合管的内壁和外壁上，控制清洗时间为3-5分钟，将残留在加热复合管内壁和外壁上的污染物去除。
进一步，双层方形铝合金管和内铜管之间形成有第一隔热槽，双层方形铝合金管和外铜管之间形成有第二隔热槽，隔热材料填充在第一隔热槽和第第二隔热槽中。
进一步，在步骤(f)中，隔热材料为SiO2纳米颗粒多孔隔热材料或Al2O3纳米颗粒多孔隔热材料。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为汽车空调管总成制造工艺，该制造工艺结构简单、制造成本低、科学便利、工序少、效率高、批量大、耐腐蚀性能好，制造的汽车空调管不但具有良好的机械性能，可满足后续加工和使用要求，而且该工艺制得的汽车空调管具有极佳的隔热效果，可以适应汽车内部恶劣的环境。
该汽车空调管通过设置内铜管、双层方形铝合金管和外铜管三层结构，利用内铜管中的铜及其合金的耐腐蚀性将铜及其合金作为汽车空调管的内层以与所输送的气流相接触，将双层方形铝合金管中的铝及其合金放在管的中层作为汽车空调管的支承体，保证管道的强度和刚度，并利用外铜管中的铜及其合金良好的隔热效果，这样的结构设计不但保证了汽车空调管的结构强度，隔热效果好，而且能适应汽车内部恶劣的工作环境。除此之外，由于铜的密度大，铝的密度小，本发明通过独特的制作工艺，在保证铜管的机械性能和隔热效果下，内层和外层均采用较薄的铜管，不但大大减小了汽车空调管的总质量，而且降低了成本；本发明通过中层设置较厚的双层方形铝合金管作为主要支承体，进一步节约了材料成本，还能大大提高汽车空调管的机械强度。通过将；铝管设计成圆角矩形管，既保证了铝管与内铜管和外铜管的复合强度，还能大大提高空调管的弯曲性能。
该汽车空调管还通过在第一隔热槽和第二隔热槽内填充隔热材料，当天气较热时，汽车空调管内输送的冷气由于铜管和隔热材料良好的隔热效果，冷气不会散发出来，外面的热气也不会通过汽车空调管进入到管道内部；当天气较冷时，汽车空调管内输送的热气由于铜管和隔热材料良好的隔热效果，热气不会散发出来，外面的冷气也不会通过汽车空调管进入到管道内部，这样在隔热材料和铜管的结合作用下，可大幅度提高汽车空调管的隔热性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中汽车空调管的截面示意图；
图2为本发明中双层方形铝合金管的截面示意图；
图3为本发明中汽车空调管总成制造工艺的流程图。
图中：1-双层方形铝合金管；2-内铜管；3-外铜管；4-第一隔热槽；5-第二隔热槽；6-内铝合金圆角方形管；7-外铝合金圆角方形管。
具体实施方式
如图1至图3所示，汽车空调管总成制造工艺，包括以下制造步骤：
a)制作双层方形铝合金管1：
1)先取内铝合金圆棒坯和外铝合金圆棒坯，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径的作用，分别得到圆形的内铝合金空心管坯和外铝合金空心管坯。
2)将内铝合金空心管坯和外铝合金空心管坯分别进行内模和外模的拉伸成型，分别制得内外均带有圆形倒角的内铝合金圆角方形管6和外铝合金圆角方形管7，内铝合金圆角方形管6的型号为3003合金，外铝合金圆角方形管7的型号为4045合金。3003合金和4045合金的电热性能比较如下表1所示：
表1 3003合金4045合金的电热性能比较(状态为H14)
3)将内铝合金圆角方形管6和外铝合金圆角方形管7经过焊接的方式结合在一起，具体过程：先用感应线圈进行感应瞬时加热，感应加热温度为350-500℃，控制加热时间为0.5-2秒钟，然后进行水冷，使内铝合金圆角方形管6的铝冶金层和外铝合金圆角方形管7的铝冶金层焊合在一起，实现铝铝焊接，铝铝之间原子间金属键结合，内铝合金圆角方形管6和外铝合金圆角方形管7的结合处形成铝铝冶金结合层。由于3003合金与4045合金的熔化温度相差50—70℃，为减少或避免4045合金出现高温过烧并夹杂到焊缝组织，降低焊缝的性能，焊接时采用低温焊接，即为350-500℃，使3003合金处于半熔化状态，然后加以较大挤压力，形成共晶组织，实现焊接。
b)制作外铜管3：先取外铜圆棒，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径作用，制得圆形的外铜空心管。
c)制作内铜管2：先取内铜圆棒，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径作用，制得圆形的内铜空心管。
d)双层方形铝合金管1、内铜管2和外铜管3的复合成型：
1)双层方形铝合金管1和内铜管2复合成型：将双层方形铝合金管1套接在内铜管2上，通过拉拔机进行内模和外模的拉拔复合成型，并添加拉拔润滑乳化液，大大提高拉拔效率，并且有效改善两个连接面的结合质量，最终得到双层方形铝合金管1和内铜管2的复合管，使双层方形铝合金管1的内表面上均匀粘附有内铜管2上的铜，内铜管2的外表面均匀粘附有双层方形铝合金管1的铝，双层方形铝合金管1的铝和内铜管2内的铜在连接处相互扩散，形成第一铜铝冶金结合层。
2)双层方形铝合金管1和外铜管3复合成型：将上述步骤(1)拉拔形成后的双层方形铝合金管1和内铜管2的复合管内接在内铜管2上，通过拉拔机进行内模和外模的拉拔成型，并添加拉拔润滑乳化液，大大提高拉拔效率，并且有效改善两个连接面的结合质量，最终制得外部为外铜管3、中部为双层方形铝合金管1、内部为内铜管2的复合管，使双层方形铝合金管1的外表面上均匀粘附有外铜管3上的铜，外铜管3的内表面均匀粘附有双层方形铝合金管1的铝，双层方形铝合金管1的铝和外铜管3内的铜在连接处相互扩散，形成第二铜铝冶金结合层。
3)加热融合处理：将上述步骤(2)拉拔形成后的外部为外铜管3、中部为双层方形铝合金管1、内部为内铜管2的复合管放置到加热炉上进行加热融合处理，加热温度为300-550℃，加热时间为3-10分钟，加热融合处理对形成的第一铜铝冶金结合层和第二铜铝冶金结合层进行加强，待加热完毕后立即进行水冷处理，得到加热复合管。
e)加热复合管清洗：先通过压缩空气机将液态或者固态二氧化碳引入到加热复合管的内壁和外壁上，控制清洗时间为3-5分钟，将残留在加热复合管内壁和外壁上的污染物去除。
f)填充隔热材料：取上述清洗好的加热复合管进行冷却处理后，将加热复合管的一端通过密封套进行密封，从加热复合管的另一端填充隔热材料，隔热材料为SiO2纳米颗粒多孔隔热材料或Al2O3纳米颗粒多孔隔热材料。待隔热材料填充完毕后，通过密封套将加热复合管的另一端也进行密封，制得成品汽车空调管。双层方形铝合金管1和内铜管2之间形成有第一隔热槽4，双层方形铝合金管1和外铜管3之间形成有第二隔热槽5，隔热材料填充在第一隔热槽4和第第二隔热槽5中。
该汽车空调管通过设置内铜管2、双层方形铝合金管1和外铜管3三层结构，利用内铜管2中的铜及其合金的耐腐蚀性将铜及其合金作为汽车空调管的内层以与所输送的气流相接触，将双层方形铝合金管1中的铝及其合金放在管的中层作为汽车空调管的支承体，保证管道的强度和刚度，并利用外铜管3中的铜及其合金良好的隔热效果，这样的结构设计不但保证了汽车空调管的结构强度，隔热效果好，而且能适应汽车内部恶劣的工作环境。除此之外，由于铜的密度大，铝的密度小，本发明通过独特的制作工艺，在保证铜管的机械性能和隔热效果下，内层和外层均采用较薄的铜管，不但大大减小了汽车空调管的总质量，而且降低了成本；本发明通过中层设置较厚的双层方形铝合金管1作为主要支承体，进一步节约了材料成本，还能大大提高汽车空调管的机械强度。通过将；铝管设计成圆角矩形管，既保证了铝管与内铜管2和外铜管3的复合强度，还能大大提高空调管的弯曲性能。
该汽车空调管还通过在第一隔热槽4和第二隔热槽5内填充隔热材料，当天气较热时，汽车空调管内输送的冷气由于铜管和隔热材料良好的隔热效果，冷气不会散发出来，外面的热气也不会通过汽车空调管进入到管道内部；当天气较冷时，汽车空调管内输送的热气由于铜管和隔热材料良好的隔热效果，热气不会散发出来，外面的冷气也不会通过汽车空调管进入到管道内部，这样在隔热材料和铜管的结合作用下，可大幅度提高汽车空调管的隔热性能。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.汽车空调管总成制造工艺，其特征在于包括以下制造步骤：
a)制作双层方形铝合金管：
1)先取内铝合金圆棒坯和外铝合金圆棒坯，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径的作用，分别得到圆形的内铝合金空心管坯和外铝合金空心管坯；
2)将内铝合金空心管坯和外铝合金空心管坯分别进行内模和外模的拉伸成型，分别制得内外均带有圆形倒角的内铝合金圆角方形管和外铝合金圆角方形管；
3)将内铝合金圆角方形管和外铝合金圆角方形管经过焊接的方式结合在一起，制得双层方形铝合金管；
b)制作外铜管：先取外铜圆棒，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径作用，制得圆形的外铜空心管；
c)制作内铜管：先取内铜圆棒，经过加热炉的加热作用和穿孔机的穿孔作用，然后通过均整机均整壁厚，最后通过定径机的定径作用，制得圆形的内铜空心管；
d)双层方形铝合金管、内铜管和外铜管的复合成型：
1)双层方形铝合金管和内铜管复合成型：将双层方形铝合金管套接在内铜管上，通过拉拔机进行内模和外模的拉拔复合成型，得到双层方形铝合金管和内铜管的复合管，使双层方形铝合金管的内表面上均匀粘附有内铜管上的铜，内铜管的外表面均匀粘附有双层方形铝合金管的铝，所述双层方形铝合金管的铝和所述内铜管内的铜在连接处相互扩散，形成第一铜铝冶金结合层；
2)双层方形铝合金管和外铜管复合成型：将上述步骤(1)拉拔形成后的所述双层方形铝合金管和内铜管的复合管内接在内铜管上，通过拉拔机进行内模和外模的拉拔成型，制得外部为外铜管、中部为双层方形铝合金管、内部为内铜管的复合管，使双层方形铝合金管的外表面上均匀粘附有外铜管上的铜，外铜管的内表面均匀粘附有双层方形铝合金管的铝，所述双层方形铝合金管的铝和所述外铜管内的铜在连接处相互扩散，形成第二铜铝冶金结合层；
3)加热融合处理：将上述步骤(2)拉拔形成后的外部为外铜管、中部为双层方形铝合金管、内部为内铜管的复合管放置到加热炉上进行加热融合处理，加热融合处理对形成的第一铜铝冶金结合层和第二铜铝冶金结合层进行加强，待加热完毕后立即进行水冷处理，得到加热复合管；
e)加热复合管清洗；
f)填充隔热材料：取上述清洗好的加热复合管进行冷却处理后，将所述加热复合管的一端通过密封套进行密封，从所述加热复合管的另一端填充隔热材料，待隔热材料填充完毕后，通过密封套将所述加热复合管的另一端也进行密封，制得成品汽车空调管。
2.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：在所述步骤(a)的第二步中，所述内铝合金圆角方形管的型号为3003合金，外铝合金圆角方形管的型号为4045合金。
3.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：在所述步骤(a)的第三步中，所述内铝合金圆角方形管和所述外铝合金圆角方形管焊接结合的具体过程：先用感应线圈进行感应瞬时加热，感应加热温度为350-500℃，控制加热时间为0.5-2秒钟，然后进行水冷，使内铝合金圆角方形管的铝冶金层和外铝合金圆角方形管的铝冶金层焊合在一起，实现铝铝焊接，铝铝之间原子间金属键结合，所述内铝合金圆角方形管和所述外铝合金圆角方形管的结合处形成铝铝冶金结合层。
4.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：在所述步骤(d)中，所述双层方形铝合金管、内铜管和外铜管的复合成型通过拉拔机进行内模和外模的拉拔成型过程中，需要添加拉拔润滑乳化液。
5.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：在所述步骤(d)的第三步中，所述复合管放置到加热炉上的加热温度为300-550℃，加热时间为3-10分钟。
6.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：在所述步骤(e)中，所述加热复合管清洗的清洗过程：先通过压缩空气机将液态或者固态二氧化碳引入到加热复合管的内壁和外壁上，控制清洗时间为3-5分钟，将残留在加热复合管内壁和外壁上的污染物去除。
7.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：所述双层方形铝合金管和所述内铜管之间形成有第一隔热槽，所述双层方形铝合金管和所述外铜管之间形成有第二隔热槽，所述隔热材料填充在第一隔热槽和第第二隔热槽中。
8.根据权利要求1所述汽车空调管总成制造工艺，其特征在于：在所述步骤(f)中，所述隔热材料为SiO2纳米颗粒多孔隔热材料或Al2O3纳米颗粒多孔隔热材料。
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