專利名稱：一種制備銅鋁復(fù)合管的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙金屬復(fù)合材料的制造方法，尤其適用于具有冶金結(jié)合的 復(fù)合管材及其制造技術(shù)。
(二)
背景技術(shù)：
銅及其合金具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性以及其它良好的機(jī)械性 能，因此，作為流體的傳輸管可廣泛應(yīng)用于建筑、制冷、空調(diào)、冰箱、熱水器、 冷凝器、散熱器等領(lǐng)域，尤其在空調(diào)連機(jī)管產(chǎn)品上，采用無氧銅管，可以很方 便地通過火焰釬悍進(jìn)行連接以增加長度，同時，連機(jī)管與空調(diào)內(nèi)外機(jī)之間采用 金屬密封連接不存在電化學(xué)腐蝕問題，管路容易彎曲，彎曲不容易折斷等優(yōu)點(diǎn)， 然而，由于銅的資源有限，價格較貴，尤其近兩年來，銅的價格上漲了一倍多， 且全球銅資源緊缺，因此，考慮對銅進(jìn)行替代一直是人們研究的一個方向，其 中由于鋁資源豐富、是自然界中含量最多的金屬元素，價格低，比重小，同時 導(dǎo)熱性能比銅也小，因此， 一直是被認(rèn)為可能替代銅的材料而受到重視。
在用于散熱管領(lǐng)域，目前有兩類產(chǎn)品來替代純銅管， 一類是在管路兩端采 用十幾厘米純銅管作為與內(nèi)外機(jī)的連接頭，而中間則采用純鋁管； 一類是整個 連機(jī)管均采用銅鋁復(fù)合管。對第一類產(chǎn)品來說，由于鋁的耐腐蝕性較差，抗壓 強(qiáng)度低，因此，存在著一定的安全隱患而受到爭議。第二類由于內(nèi)層采用了銅 層，與純銅管性能相同，外層鋁管只起到承載作用，因此，可以很好的發(fā)揮銅 鋁兩種金屬的優(yōu)勢。因此，制備這一類銅鋁復(fù)合管也得到了廣泛的重視。
要制備內(nèi)層銅外層鋁的銅鋁復(fù)合管，通常采用將銅鋁復(fù)合管坯，經(jīng)過軋管 機(jī)、拉拔機(jī)或擠壓機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的軋制、拉拔、擠壓，再經(jīng)過多次退火與多次 軋制、拉拔、擠壓相結(jié)合，反復(fù)多次得到最終的銅鋁復(fù)合管材?；蛘卟捎眯行鞘杰埞軝C(jī)，對復(fù)合管坯進(jìn)行單道次軋制，在一定程度上可以提高效率(中國專
利200610076037.8)。
在銅鋁復(fù)合管坯的制備上，目前應(yīng)用最多的是水平連鑄法和套裝漲管法。 中國專利200710013471.6報(bào)道了一種精密銅鋁復(fù)合管的制作方法，是將銅或鋁 經(jīng)高溫熔鑄成銅或鋁坯料，然后將銅或鋁坯料輸送入加熱爐，加熱后經(jīng)鑄軋生 產(chǎn)線軋擠出銅管或鋁管，再將銅金屬或鋁金屬高溫熔化后，流經(jīng)精密銅鋁管復(fù) 合機(jī)，在銅管或鋁管的表面上均勻包裹一層銅層或一層鋁層。還有采用"填芯 連鑄復(fù)合法"(Core-Filling continuous Composite Casting,簡稱CFC法，中國專 利ZL981010423),在連續(xù)鑄造外層金屬坯殼的同時充填芯部金屬，先形成外層 金屬材料銅的管狀坯殼，在坯殼溫度降低到一定程度時充填芯部金屬液，通過 兩種元素間的相互擴(kuò)散或中間反應(yīng)將兩種金屬材料結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)復(fù)合過程。
這兩種方法都是采用固態(tài)金屬層與液態(tài)金屬層相復(fù)合的工藝方法，優(yōu)點(diǎn)是 可以把復(fù)合集中在一個設(shè)備上完成，同時省略許多工序，如芯線與覆層的預(yù)成 形、表面清理等，同時可以實(shí)現(xiàn)無氧化界面復(fù)合，獲得良好的結(jié)合效果。然而，
由于銅鋁兩種金屬熔點(diǎn)差異較大(兩者差異4cxrc左右)，使得銅覆蓋在鋁表面
時，內(nèi)部鋁會由于高溫熔化而難以控制；同時，液固界面更容易生成CuA12化 合物，該化合物脆性大，對銅鋁復(fù)合材料的塑性影響很大。第三，由于連鑄與 復(fù)合集中在同樣的設(shè)備上，對設(shè)備要求也較高。因此，為了更方便地進(jìn)行銅鋁 復(fù)合，可以設(shè)想使兩者保持在固相的狀態(tài)，采用巻繞包覆焊接的方法制備銅鋁 復(fù)合管材。
正是在該思路基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了本發(fā)明方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為解決目前銅鋁復(fù)合管制備技術(shù)方面的不足，提供一種制造 設(shè)備簡單，工藝簡潔、制造成本低并且可以根據(jù)使用領(lǐng)域不同方便地制備內(nèi)銅 外鋁、外銅內(nèi)鋁、中間鋁內(nèi)外銅三種結(jié)構(gòu)銅鋁復(fù)合管的方法。
本發(fā)明的技術(shù)特征為
將經(jīng)過軋制的內(nèi)層金屬帶用成型輥輪沿縱向逐漸巻繞成圓管狀，巻繞形成 的縱縫用鎢極氬弧焊連接起來，形成內(nèi)層金屬管；再將欲包覆的外層金屬帶采
用同樣的方法巻繞包覆在內(nèi)層金屬管的表面，形成銅鋁復(fù)合管坯，包覆之前， 內(nèi)層金屬外表面和外層金屬內(nèi)表面經(jīng)過除油和去除氧化物。采用同樣的方法， 可以在形成的銅鋁復(fù)合管坯外層再包覆一層金屬管，形成銅鋁銅復(fù)合管坯。然 后通過多道次拉拔和熱處理獲得所需直徑的銅鋁復(fù)合管材。根據(jù)銅鋁復(fù)合管種 類的不同，所用的銅材料包括無氧銅和合金銅，所用的鋁材料包括純鋁及鋁合 金。對鋁帶形成的縱縫，可以采用交流氬弧焊焊接，對銅帶形成的焊縫，可以 采用直流氬弧焊或激光焊接。
在巻繞包覆過程中，內(nèi)層金屬管和外層金屬帶向前移動的動力都是通過導(dǎo) 向輪提供，導(dǎo)向輪向前移動的速度通過伺服電機(jī)來控制，伺服電機(jī)控制導(dǎo)向輪 的移動速度與氬弧焊的焊接電流相匹配，如導(dǎo)向輪的移動速度不穩(wěn)定通過伺服 電機(jī)反饋相應(yīng)地調(diào)整焊接電流，以次保證內(nèi)層金屬管與外層金屬帶維持同樣的 速率向前移動，避免產(chǎn)生滑動錯位。
本發(fā)明的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在
對內(nèi)銅外鋁、內(nèi)鋁外銅或內(nèi)外銅層中間鋁層的復(fù)合管材，其復(fù)合過程均為 固態(tài)與固態(tài)包覆焊接，均在室溫下進(jìn)行，設(shè)備和操作工藝簡單，同時可以進(jìn)行 多層包覆，銅鋁層的位置也可以靈活調(diào)整。導(dǎo)向輪向前移動的速度通過伺服電 機(jī)來控制，保證了導(dǎo)向輪的移動速度穩(wěn)定，使縱縫焊接點(diǎn)處于同一水平線上， 防止復(fù)合管表面出現(xiàn)起皺，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。與其它方法相比，該方法在制備銅鋁復(fù)合管材方面具有很大的優(yōu)勢，更容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但不能將方案中所涉及的
方法及技術(shù)參數(shù)理解為對本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1:
用該方法制備內(nèi)銅外鋁復(fù)合管的一種優(yōu)選實(shí)施方式為:在導(dǎo)向輪的牽引作 用下，將經(jīng)過軋制的無氧銅帶(T2)通過19對成型輥輪逐漸巻繞成銅管，縱縫 采用直流氬弧焊焊接；純鋁帶(1060)內(nèi)表面經(jīng)除油和鋼刷刷磨去表面氧化物 后，經(jīng)過15對成型輥輪逐漸巻繞包覆在無氧銅管(外表面去除氧化物)的表面， 鋁帶所形成的焊縫經(jīng)交流氬弧焊焊接，形成內(nèi)銅外鋁的銅鋁復(fù)合管坯，銅鋁復(fù) 合管坯的長度為20m，復(fù)合管坯中銅層厚度為2ram，鋁層厚度為10mm，該厚度由 軋制過程精確控制。復(fù)合管坯再經(jīng)過多道次拉拔機(jī)拉拔至所需的直徑。所制得 的銅鋁復(fù)合管內(nèi)外表面和管體無任何折疊紋和其它缺陷存在。在拉拔過程中，銅 與鋁的界面實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。 實(shí)施例2:
制備內(nèi)鋁外銅復(fù)合管的一種優(yōu)選實(shí)施方式為:在導(dǎo)向輪的牽引作用下，將經(jīng) 過軋制的鋁帶通過19對成型輥輪逐漸巻繞成銅管，縱縫采用直流氬弧焊焊接； 經(jīng)軋制的銅帶內(nèi)表面經(jīng)除油和鋼刷刷磨去表面氧化物后，經(jīng)過15對成型輥輪逐 漸巻繞包覆在鋁管(外表面去除氧化物)表面，銅帶巻繞后所形成的焊縫經(jīng)直 流氬弧焊焊接，形成內(nèi)鋁外銅的銅鋁復(fù)合管坯，銅鋁復(fù)合管坯的長度為10m，復(fù) 合管坯中鋁層厚度為2mm，銅層厚度為10咖，該厚度由軋制過程精確控制。復(fù)合 管坯再經(jīng)過多道次拉拔機(jī)拉拔至所需的尺寸。所制得的銅鋁復(fù)合管內(nèi)外表面和 管體無任何折疊紋和其它缺陷存在。在拉拔過程中,銅與鋁的界面實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)實(shí)施例3:
制備中間鋁層內(nèi)外銅層復(fù)合管
按照與實(shí)施例1同樣的方法，制備內(nèi)銅外鋁復(fù)合管坯；該復(fù)合管坯繼續(xù)在導(dǎo)向 輪牽引下向前移動，再采用與實(shí)施例2同樣的方法，在內(nèi)銅外鋁復(fù)合管坯表面 再包覆一層銅，縱縫經(jīng)激光焊接，形成中間鋁層內(nèi)外銅層的銅鋁銅復(fù)合管坯， 銅鋁銅復(fù)合管坯的長度為10m，內(nèi)外銅層的厚度為2mm,中間鋁層的厚度為10腿。 該復(fù)合管坯經(jīng)拉拔和熱處理后獲得不同尺寸的銅鋁銅復(fù)合管。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)銅鋁復(fù)合管的方法，其特征在于在導(dǎo)向輪的牽引作用下，經(jīng)軋制的內(nèi)層金屬帶在成型輥輪作用下逐漸卷繞成金屬圓管，所形成的縱縫經(jīng)焊接起來形成內(nèi)層金屬圓管；內(nèi)層金屬管和外層金屬帶以同樣的速率向前移動，外層金屬帶在成型輥輪擠壓下逐步包覆在內(nèi)層金屬管的表面，所形成的縱縫經(jīng)經(jīng)連續(xù)焊接后形成銅鋁復(fù)合管坯，銅鋁復(fù)合管坯再經(jīng)多道次拉拔和熱處理獲得銅鋁復(fù)合管。
2、 一種生產(chǎn)銅鋁銅復(fù)合管的方法，其特征在于如權(quán)利要求1所述方法預(yù) 制內(nèi)銅外鋁復(fù)合管坯，內(nèi)銅外鋁復(fù)合管坯在導(dǎo)向輪的牽引作用下繼續(xù)向前移動， 將經(jīng)軋制的銅或其合金帶以同樣的速率在成型輥輪作用下逐漸巻繞成在預(yù)制內(nèi) 銅外鋁復(fù)合管坯表面，所形成的縱縫經(jīng)焊接形成銅鋁銅復(fù)合金屬管坯；銅鋁銅 復(fù)合管坯再經(jīng)多道次拉拔和熱處理獲得銅鋁銅復(fù)合管。
3、 權(quán)利要求l中所述的內(nèi)外層金屬帶根據(jù)所制備的銅鋁復(fù)合管中銅鋁層位 置而分別為銅材料或鋁材料。所用的鋁材料為純鋁及其合金，所用的銅材料為 無氧銅及銅合金。
4、 權(quán)利要求l中所述的焊接其特征為對鋁帶形成的縱縫采用交流鎢極氬 弧焊，對銅帶形成的縱縫采用直流鴇極氬弧焊或激光焊接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)銅鋁復(fù)合管材的新方法在導(dǎo)向輪的牽引作用和成型輥輪的擠壓作用下，將經(jīng)過軋制的內(nèi)層銅或鋁金屬帶卷繞成金屬圓管，縱縫經(jīng)焊接形成內(nèi)層金屬管，再將外層鋁或銅金屬帶采用同樣的方法卷繞包覆在內(nèi)層金屬管周圍，縱縫經(jīng)焊接形成銅鋁復(fù)合管坯。然后通過拉拔和熱處理獲得所需尺寸的銅鋁復(fù)合管材。本發(fā)明采用的方法使得銅鋁復(fù)合管材的制備均在室溫下進(jìn)行，并且可靈活地進(jìn)行銅鋁銅等多層復(fù)合，制備工藝簡單，對設(shè)備要求低。導(dǎo)向輪向前移動的速度通過伺服電機(jī)來控制，保證導(dǎo)向輪的移動速度穩(wěn)定，使縱縫焊接點(diǎn)處于一水平線上，防止復(fù)合管表面出現(xiàn)起皺等現(xiàn)象，該方法在制備銅鋁復(fù)合管材方面具有很大的優(yōu)勢。
文檔編號B21C23/24GK101530870SQ20081006110
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者葉麗斌, 姜力強(qiáng) 申請人:金華市恒飛電工材料有限公司