金龙精密铜管集团股份有限公司 河南新乡 453000
摘要：ACR铜管被广泛用作工业冷凝器、蒸发器和换热系统中重要外部联接管件，其直径大于等于Φ16mm。铸轧法具有初始投入少、生产成本低和加工效率高等优点，因此，在保证产品质量的前提下，很多企业考虑采用铸轧法替代挤压法加工大中口径ACR铜管，以解决传统挤压工艺生产的铜管长度和产量受到限制的问题。为此，在接下来的文章中，将围绕ACR铜管加工工艺与质量缺陷方面进行分析，希望能够给相关人士提供参考依据。
关键词：ACR铜管；加工工艺；质量缺陷
引言：铜及铜合金与人们的生活息息相关，由于其较高的导电、传热、抗磁、
抗腐蚀以及出色的焊接性，广泛地应用在航空航天、电工、化工、制冷、汽车等领域，尤其是在空调制冷行业备受青睐。进入21世纪以来，随着人民收入的不断增加，老百姓追求更为舒适的生活，空调、冰箱等制冷产品大量涌入寻常百姓家庭，导致空调制冷产品的需求迅速增加，同样也对空调制冷产品的质量标准愈加严格。ACR铜管作为空调和冰箱中专用管材，主要使用在冷凝器、蒸发器以及换热系统中重要的外部联接管件，根据制冷产品空间条件及使用要求，ACR铜管需要被加工成各种形状，这就对ACR铜管各方面的性能要求较高。
一、ACR铜管加工工艺的质量缺陷分析
（一）浇铸温度
铸造温度偏高可导致连铸管材的晶粒粗大，液穴的深度和过渡带都会增加，在连铸管材轴向形成较大的温度梯度场，主要导致铸造应力加大，从而加大裂纹产生的概率。铸造温度偏低可导致除杂除渣作用变弱，加大了铸造的困难，除了裂纹以外，更容易产生冷隔和夹渣等缺陷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（二）冷却强度
水平连铸过程中一共进行了两次水冷作用，一次水冷作用使管材形成一定强度的壁厚，防止连铸管材表面拉裂；二次水冷带走连铸管材大部分的热量，让液穴形状平缓，这样有助于细化晶粒，加强连铸管材的综合力学性能；铸造应力是指金属在冷却凝固过程中由于收缩受到限制，从而形成的金属内应力；铸造应力的大小主要由铸造体内外部分温差而产生不同的线性收缩度来确定；冷却强度大的地方线收缩度强，冷却强度不足的地方线收缩度弱，内外温度差愈大，则内外线收缩度相差愈悬殊，这就产生铸造应力。当一冷强度减少而二冷强度增加，形成了强度不足的初始凝壳和内外温度过大引起的较大的铸造应力，以至于连铸管材表面拉裂或拉漏。当一冷强度加大而二冷强度减小，固液分界线形状加深，使表面摩擦阻力增加并形成结合能较低的大晶粒，同样恶化了管材表面质量。
（三）铸造速度
铸造速度大，高温金属液体冷却过程不充分，结晶器内部存在大量的液体使液穴深度加深，此时连铸管材的强度不足，在同等的牵引阻力和铸造应力条件下，增加管材表面拉裂的倾向。铸造速度较小，就会增加连铸管材与结晶器之间的接触时间，增加了摩擦阻力，同样可以拉裂管材表面。
二、铜管加工工艺方法
（一）铸轧法
铸轧法是一种高效短流程加工工艺，相比较挤压法，减少中间加工道次，节省生产成本和单批次卷重大的特点；铸轧法同时具备机械化、自动化程度高、初始投资设备及日常维护成本低等优点，因此广泛受到各中小型企业的欢迎。铸轧法生产铜管的工艺流程为水平连铸→铣面→三辊行星轧制→二联拉或三联拉→盘拉→精整复绕→退火。水平连铸工序将直接牵引出空心铸锭，它可以成功地避免实心铸锭经常出现的偏心、疏松、气孔、夹渣等铸造缺陷；然后，连铸管材一般要经过铣面机的切屑加工，主要去除表面缺陷（裂纹、沟槽、氧化等）；三辊行星轧制技术应用于铜管加工起源于上个世纪末，该技术能够减少铜管加工流程、降低制造成本、显著扩大企业经济效益；连铸管材在三辊行星轧制过程中，产生大量的塑性变形热，达到动态再结晶必备条件，可以获得完全再结晶组织；联拉工序主要分为二联拉和三联拉，联拉设备以串联形式在一条生产线上，具备机械、自动和智能一体化，单次制头即可实现二道次或三道次的连续拉拔，拉拔全程主要以直线形式，加快了生产节奏；盘拉工序即为游动芯头拉拔技术，由于游动芯头拉拔工艺具有管材加工长度不受到限制、拉拔速度快和生产效率高的优点，该方法普遍应用于拉伸薄壁管和小口径的管材；盘拉工序所需的倒立盘拉拔机占地空间小，机械结构相对简单，同样具备高机械化和自动化特点，可实现连续高效冷拉拔不同尺寸规格的管材；水平缠绕即精整复绕工序是将最终成形大盘管缠绕成若干个小盘管，主要目的是节省空间且方便运输，为下一步退火做准备；退火是铸轧法加工铜管的最后一道工序，通过去应力退火来改善冷拉拔后管材的力学性能，达到客户所需要的质量标准。
（二）挤压法
挤压法是主要的传统铜管加工技术之一，已经有百年的发展历史，是以往铜加工行业普遍流行及应用的生产加工方式。挤压管材的组织相对均匀，具备较好塑性加工性能，但管材的长度受到限制、加工环节繁多和制造费用高。挤压法生产铜管的工艺流程为半连铸→热挤压→二辊冷轧→拉拔→精整复绕→退火。半连铸工序是通过上引或下引出实心铸锭，由于空间的限制，实心铸锭需要进行定尺锯切，同时切除料头和料尾，降低了材料利用率和生产效率；定尺锯切后的实心铸锭需要进行热挤压开坯，热挤压工序是整个挤压法中最为关键一步，它能够有效去除半连铸过程中难以避免的各种缺陷；热挤压过程中最大加工率可达到90%
以上，实心铸锭需要预加热到850℃以上，有利于启动完全动态再结晶；但热挤压工序所需成形设备占地空间大、加工工艺流程长、提前预热能耗高、酸洗后环境污染严重和产品尺寸精度差，尤其是加工管材长度受限，生产效率低下等问题严重。
（三）焊接法
焊接法应用于加工铜及铜合金起源于20世纪中后期，目前国外发展比较成熟，该技术在美洲、欧洲、东南亚等地区大规模地建立多条生产线；焊接法用于加工内螺纹铜管的技术主要掌握在美国及日本等国家，而我国该技术水平正处于初级阶段，全国仅有为数不多的生产线，正在不断地摸索和学习当中；焊接法生产内螺纹铜管工艺流程为高精度铜带→两次滚压成形→对焊连接→多辊卷制成管→高频焊接→定径切割→精整复绕→退火。焊接法加工铜管生产效率高，管材成形过程中不需要任何润滑介质，通过不断反复清理表面，从而使铜管表面光亮且干净；铜带上的齿形是采用辊压加工得到，通过设计出不同齿槽结构的模具便能够加工出任意想要的齿形，从而有效控制内螺纹的形貌和质量；但国内该技术并不成熟，由于要求初始铜带具有较高的尺寸精度和表面光洁度等，则需要采购的铜带价格昂贵，导致加工成本高；焊接法所需成套机械装备往往从国外购买，日常保养费用昂贵，受到国外技术垄断的限制；此外，由于国内对该技术的火候欠缺，部分空调总装厂家对焊接法生产的铜管质量持有怀疑态度，纷纷为了规避风险，选择更为成熟的加工技术，以导致市场上对焊接铜管的需求不容乐观。
结论：
简而言之，随着我国经济的发展,ACR铜管的市场需求量将会逐年增长。为此，文章主要围绕ACR铜管加工工艺与质量缺陷方面展开了详细分析，希望促使ACR铜管的生产量不断提升的同时，也能为相关人士提供重要的参考价值。
参考文献：
[1]庹威.年产20000T海洋工程用铜合金管生产线建设项目风险管理研究[D].[硕士学位论文].成都:电子科技大学,2016.
[2]尚世任,胡兆奎,彭伯彦.快速发展的制冷空调工业对高效传热管的需求[J].铜加工,2009,123(03):13-18.
论文作者:韩述恒
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：铜管论文; 管材论文; 加工论文; 拉拔论文; 连铸论文; 铸锭论文; 工序论文; 《防护工程》2018年第23期论文;