本發(fā)明涉及一種鋁鋁復(fù)合管的制造方法，其主要用于制造具有冶金結(jié)合層的鋁鋁復(fù)合管，屬于金屬管材加工方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋁鋁復(fù)合管可以用作空調(diào)配管、空調(diào)連接管等。鋁鋁復(fù)合管中的內(nèi)鋁層被用作傳遞流體，鋁鋁復(fù)合管中的外鋁層與大氣、水汽及可能的腐蝕介質(zhì)接觸。內(nèi)外鋁層一起，可以起到最佳功能性材料作用。鋁鋁復(fù)合管是一種理想的空調(diào)配管、連接管，具有廣闊的市場前景。

鋁鋁復(fù)合管的另一種用途就是用于空調(diào)、換熱器的集流管。當(dāng)用作集流管的鋁鋁復(fù)合管，其外層采用釬料，如4045,4343等鋁硅合金，其內(nèi)層使用穿孔擠壓工藝或使用分流模擠壓工藝所制造的鋁管。用于釬焊時，外層的鋁釬料熔化，但內(nèi)層的基體鋁管因熔點(diǎn)高并不熔化，熔化的釬料鋪展在基體鋁管上，靠毛細(xì)作用及重力作用填滿基體鋁管與所焊接的管件及配件的間隙。

另，鋁的比重為2.7，熔點(diǎn)為660℃。鋁在常溫下表面始終有氧化膜存在。而這種氧化膜及內(nèi)外層間的清潔度對兩層金屬間的結(jié)合影響很大，尤其是使該兩種金屬在界面上達(dá)到冶金結(jié)合難度更大。

鋁鋁復(fù)合管界面的冶金結(jié)合非常重要。因?yàn)樵谑褂弥幸獙懿倪M(jìn)行沖壓、彎管、擴(kuò)口、打孔和漲管等后續(xù)加工，冶金結(jié)合的界面可以保證在這種加工過程中不會產(chǎn)生鋁鋁界面的脫離和破損。另外,達(dá)不到冶金結(jié)合的鋁鋁復(fù)合管在退火過程中會產(chǎn)生起泡的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象也是一種鋁鋁界面的脫離,任何鋁鋁界面的脫離都會影響產(chǎn)品的品質(zhì),都會產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

中國專利申請?zhí)?01010179221.1，申請名稱：一種鋁合金復(fù)合管的加工方法，公開了一種鋁合金復(fù)合管的制造方法。該方法主要內(nèi)容：采用先擠壓鋁合金外層套管，內(nèi)表填充剝皮后的實(shí)心錠，然后通過熱盈法裝入。隨后采用反向擠壓制成復(fù)合管，再經(jīng)過拉伸等加工方法制成各種規(guī)格的成品復(fù)合管。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)層管為無縫管，耐壓高，安全性好。但由于擠壓時金屬流動不是完全均勻的，擠壓后的管材外部釬料層厚度不均，影響熱交換器的焊接質(zhì)量。目前應(yīng)用量很少。

目前市場上廣泛使用的鋁鋁復(fù)合管是沿用了數(shù)十年的高頻焊接工藝，這是一種采用加工工藝復(fù)雜的鋁鋁復(fù)合帶，經(jīng)管成形后進(jìn)行高頻焊接形成的鋁鋁復(fù)合管。但在高頻對縫焊接時為保障焊接質(zhì)量，就必須對焊縫施加擠壓力，因此不可避免地在焊縫的內(nèi)外表面出現(xiàn)焊接毛刺，該毛刺可以在線刮除，形成光滑的內(nèi)外表面。但就集流管而言，由于外包覆層一般只有總壁厚的10％，在刮除外毛刺時，會將外包覆層金屬也同時刮掉一部分，從而造成焊縫外表面的包覆層減薄現(xiàn)象。而減薄的復(fù)合層在焊接換熱器組件時，往往會在該處形成漏焊點(diǎn)造成整體部件報廢。因此在焊接現(xiàn)場，不得不花費(fèi)大量的人力對焊縫進(jìn)行標(biāo)注，讓焊縫處于沖壓孔或主要焊接工作面的對面來避免出現(xiàn)可能的缺陷。這是困擾熱交換器行業(yè)多年的難題。另一方面，由于集流管是焊管，而焊接時為了少出毛刺、盡量少刮掉外層釬料層，焊接時不能施加太大的擠壓力，因此造成焊縫的焊接質(zhì)量不佳，因此帶來復(fù)合管的抗爆破壓力不足。

所以，如何尋找到制品的泄漏率低、工藝流程短、設(shè)備投資少、焊料層均勻價格低廉的無縫管的生產(chǎn)方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的攻關(guān)方向，本發(fā)明人經(jīng)過十多年的努力，在上述現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)明出本專利的生產(chǎn)方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋁鋁復(fù)合管的制造方法，其加工成本低、工藝流程短、復(fù)合材料厚度均勻、結(jié)合面為牢固的原子間金屬鍵結(jié)合。需要指出的是，本發(fā)明所述的內(nèi)層宜使用穿孔擠壓工藝或使用分流模擠壓工藝所制造的鋁管，內(nèi)外表面看不到焊接焊縫，其區(qū)別于用帶材焊接而成的有縫管。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋁鋁復(fù)合管的制造方法，其特征在于，所述制造方法的步驟如下：步驟一、選用鋁或鋁合金管作為內(nèi)層，選用鋁合金帶作為外層；步驟二、用金屬刷分別刷毛所述內(nèi)層和外層的接觸面；步驟三、所述外層包覆所述內(nèi)層，且所述外層在圓周上形成搭接接頭，對所述外層的搭接接頭用超聲波焊輪焊接，得到鋁鋁復(fù)合管管坯；步驟四、在常溫狀態(tài)下對所述的鋁鋁復(fù)合管管坯進(jìn)行直線拉拔，所述直線拉拔的總延伸系數(shù)是5～20，所述直線拉拔的壁厚減薄率是50～95％。

進(jìn)一步，所述搭接接頭的寬度是0.2～10mm，所述超聲波焊輪的寬度是1～20mm，所述超聲波焊輪的直徑是10～300mm，所述超聲波焊輪焊接的壓力是0.05～0.5mpa。

更進(jìn)一步，所述鋁合金帶的邊部設(shè)有坡口，所述坡口的角度是1～80°，所述坡口的長度是0.2～10mm。

進(jìn)一步，所述內(nèi)層是使用穿孔擠壓工藝或使用分流模擠壓工藝所制造的純鋁管、3003鋁合金管或6063鋁合金管；所述外層是4045鋁合金帶、4045+1％zn鋁合金帶、4343鋁合金帶、4043+1％zn鋁合金帶、7072鋁合金帶或3003+1％zn鋁合金帶。

進(jìn)一步，所述外層與內(nèi)層的厚度比例為1:20～1:5。

進(jìn)一步，所述搭接接頭的超聲波焊輪焊接是采用2～3臺超聲波焊機(jī)所完成的。

采用上述技術(shù)方案后的有益效果：

1、避免加工中出現(xiàn)毛刺等缺陷

采用超聲波焊輪焊接等步驟加工而成的鋁鋁復(fù)合管，有效避免在管內(nèi)外表面出現(xiàn)焊接毛刺，形成光滑的內(nèi)外表面。

2、加工后的管道能承受較大的壓力

一方面，復(fù)合管的內(nèi)層基管使用穿孔擠壓工藝或使用分流模擠壓工藝所制造的鋁管，其抗爆破壓力比現(xiàn)有焊管顯著提高。

另一方面，采用超聲波焊輪焊接等步驟加工而成的鋁鋁復(fù)合管，外層焊接處采用搭接接頭，確保搭接接頭與基體實(shí)現(xiàn)同等強(qiáng)度，加工后的管道能承受較大的壓力。

3、加工后的管道工藝性能佳

采用超聲波焊輪焊接的外層鋁管，焊接的搭接接頭內(nèi)的界面為冶金結(jié)合，搭接接頭內(nèi)的變形鋁形成了再結(jié)晶狀態(tài)，非常適合后續(xù)的大變形拉拔加工。用超聲波焊接方法使鋁鋁結(jié)合在一起，避免了傳統(tǒng)工藝焊縫熔融焊接所導(dǎo)致的接頭鑄態(tài)化而引起的脆性，提高了焊縫后續(xù)加工性能。

4、實(shí)現(xiàn)鋁鋁接觸面的冶金結(jié)合

一方面，采用超聲波焊輪焊接的外層鋁管，焊接的搭接接頭內(nèi)的界面為冶金結(jié)合。

另一方面，采用直線拉拔，使得鋁鋁接觸面上能迅速暴露出新鮮的鋁層。鋁鋁復(fù)合管在通過拉拔模時會產(chǎn)生一定的變形熱。這有助于內(nèi)外層間的相互擴(kuò)散，通過特定的直線拉拔，這種熱量會產(chǎn)生累加效應(yīng)，達(dá)到理想的冶金結(jié)合效果，鋁鋁復(fù)合管結(jié)合面是牢固的原子間金屬鍵結(jié)合。

5、優(yōu)化工藝流程，降低鋁鋁復(fù)合管的加工成本，且復(fù)合材料厚度均勻。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例一

一種鋁鋁復(fù)合管的制造方法，所述制造方法的步驟如下：

步驟一、選用鋁或鋁合金管作為內(nèi)層，選用鋁合金帶作為外層；

步驟二、用金屬刷分別刷毛所述內(nèi)層和外層的接觸面；

步驟三、所述外層包覆所述內(nèi)層，且所述外層在圓周上形成搭接接頭，對所述外層的搭接接頭用超聲波焊輪焊接，得到鋁鋁復(fù)合管管坯；

步驟四、在常溫狀態(tài)下對所述的鋁鋁復(fù)合管管坯進(jìn)行直線拉拔，所述直線拉拔的總延伸系數(shù)是5～20，所述直線拉拔的壁厚減薄率是50～95％。

步驟一中的鋁或鋁合金管優(yōu)選：純鋁管、3003為代表的3系列鋁合金管或6063為代表的6系列鋁合金管。該鋁或鋁合金管最好是采用穿孔擠壓工藝或分流模擠壓工藝所制造的鋁管，該鋁管是看不到內(nèi)外焊縫的鋁管，其區(qū)別于用帶材焊接而成的焊接管。

步驟一中的鋁合金帶優(yōu)選：4045鋁合金帶、4045+1％zn鋁合金帶、4343鋁合金帶、4043+1％zn鋁合金帶、7072鋁合金帶或3003+1％zn鋁合金帶。

前述外層與內(nèi)層的厚度比例優(yōu)選：1:20～1:5。

具體說明：

步驟二中的金屬刷能夠但不限于鋼絲刷，即：對內(nèi)層和外層的接觸表面進(jìn)行刷毛處理，清除內(nèi)層和外層接觸表面的金屬氧化層，使內(nèi)層和外層的接觸表面均露出內(nèi)部金屬。

步驟三中的外層包覆內(nèi)層能采用多種成型方法。如：采用常規(guī)焊管機(jī)組的包覆輥輪成型方法，或采用外層合金帶被牽引過多個圓模的簡易成型方法。外層包覆內(nèi)層在圓周上形成搭接接頭，采用超聲波焊輪對該搭接接頭進(jìn)行焊接，得到鋁鋁復(fù)合管管坯。

步驟四中的直線拉拔是在常溫下進(jìn)行的，其可以是單臺直拉機(jī)直線拉拔，或多臺直線拉拔機(jī)串聯(lián)構(gòu)成的多道次的連續(xù)直線拉拔。鋁鋁復(fù)合管管坯在通過拉拔模時會產(chǎn)生一定的變形熱，該熱量有助于鋁鋁間的相互擴(kuò)散，多道次連續(xù)直線拉拔時，這種熱量會產(chǎn)生累加效應(yīng)，達(dá)到理想的冶金結(jié)合效果。

步驟四中直線拉拔的總延伸系數(shù)λ,直線拉拔的壁厚減薄率c，鋁鋁復(fù)合管管坯的管壁厚度s1，鋁鋁復(fù)合管管坯的直徑d1，直線拉拔后鋁鋁復(fù)合管的管壁厚度s2，直線拉拔后鋁鋁復(fù)合管的直徑d2，

實(shí)施例二

實(shí)施例二是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)：前述搭接接頭的寬度是0.2～10mm，前述超聲波焊輪的寬度是1～20mm，前述超聲波焊輪的直徑是10～300mm，前述超聲波焊輪焊接的壓力是0.05～0.5mpa。依據(jù)需要，前述焊輪表面用滾花、刻紋、電火花、粗砂輪打磨等工藝進(jìn)行粗糙化處理。

優(yōu)選：前述鋁合金帶邊部設(shè)有坡口，前述坡口的角度是1～80°，前述坡口的長度是0.2～10mm。

為具體說明，本發(fā)明人進(jìn)行了相關(guān)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)驗(yàn)1

內(nèi)層采用ф49.8×4.5mm的3003鋁合金盤管，單根卷重600公斤。外層采用厚度為0.5mm的4045鋁硅合金帶。

將4045鋁硅合金帶和3003鋁合金盤管的接觸面刷毛；然后4045鋁硅合金帶包覆3003鋁合金盤管，并用超聲波焊輪對搭接接頭進(jìn)行焊接，其中：包覆過程中4045鋁硅合金帶搭接接頭的寬度是3mm，超聲波焊輪的寬度是5mm，超聲波焊輪的直徑是60mm，超聲波焊輪焊接的壓力是0.2mpa；最后經(jīng)6道次連續(xù)直線拉拔至ф20×1.15mm，成為合格的內(nèi)外一體化的鋁鋁復(fù)合管。該鋁鋁復(fù)合管的內(nèi)外層界面冶金結(jié)合良好，可取代高頻焊管的集流管作為空調(diào)、熱交換器的集流管使用。這種鋁鋁復(fù)合管單根管材超長,生產(chǎn)效率極高。比高頻焊管集流管的成本下降20％以上。因?yàn)榍笆?003鋁合金盤管是使用穿孔擠壓工藝或使用分流模擠壓工藝所制造的鋁管，其抗爆破壓力比焊管顯著提高。由于外層焊料層比高頻焊管均勻，避免了換熱器制造過程中人工選擇焊縫方向的麻煩。

實(shí)驗(yàn)2

內(nèi)管采用ф35×3mm的3003擠壓鋁盤管，單根卷重600公斤。外層采用厚度為0.3mm的7072鋁合金帶。

將7072鋁合金帶和3003擠壓鋁盤管的接觸面刷毛；然后7072鋁合金帶包覆3003擠壓鋁盤管，并用超聲波焊輪對搭接接頭進(jìn)行焊接，其中：包覆過程中7072鋁合金帶搭接接頭的寬度是8mm，超聲波焊輪的寬度是12mm，超聲波焊輪的直徑是120mm，超聲波焊輪焊接的壓力是0.3mpa；最后經(jīng)6道次連續(xù)直線拉拔至ф15.8×1mm，7072鋁合金帶和3003擠壓鋁盤管之間實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合，成為合格的一體化的鋁鋁復(fù)合管。實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合后的復(fù)合管可以上盤拉機(jī)進(jìn)行高速拉伸到各種規(guī)格的成品，亦能用于空調(diào)連接管及各種需要耐表面腐蝕的換熱器用管。

實(shí)驗(yàn)3

內(nèi)管采用ф60×5.4mm的3003分流模擠壓的鋁盤管，單根卷重約600公斤。外層采用厚度為0.6mm的4343+1％zn鋁硅合金帶。

將4343+1％zn鋁硅合金帶邊部碾壓，形成坡口；然后將該鋁硅合金帶和3003擠壓鋁盤管的接觸面刷毛，在然后該鋁硅合金帶包覆3003擠壓鋁盤管，并用超聲波焊輪對搭接接頭進(jìn)行焊接，其中：包覆過程中鋁硅合金帶搭接接頭的寬度是2mm，超聲波焊輪的寬度是10mm，超聲波焊輪的直徑是50mm，超聲波焊輪焊接的壓力是0.15mpa；最后經(jīng)7道次連續(xù)直線拉拔至ф25×1.5mm，成為合格的內(nèi)外一體化的鋁鋁復(fù)合管。該鋁鋁復(fù)合管的內(nèi)外層界面冶金結(jié)合良好，在圓周上焊料層均勻，可取代高頻焊管的集流管作為微通道熱交換器的集流管使用。這種鋁鋁復(fù)合管單根管材超長,生產(chǎn)效率高。比高頻焊管集流管的成本下降20％以上。因?yàn)?003擠壓鋁盤管是分流模擠壓的類無縫管，其抗爆破壓力比高頻焊管顯著提高。

實(shí)驗(yàn)4

內(nèi)管采用ф70×6.3mm的3003分流模擠壓的鋁管。外層采用厚度為0.7mm的4343+1％zn鋁硅合金帶。

將4343+1％zn鋁硅合金帶邊部碾壓，形成坡口；然后將該鋁硅合金帶和3003擠壓鋁管的接觸面刷毛，在然后該鋁硅合金帶包覆3003擠壓鋁管，并用兩臺超聲波的焊輪對搭接接頭進(jìn)行接力焊接，第一臺超聲波焊輪將包覆后的搭接區(qū)厚度滾焊到1.1mm厚，第二臺超聲波焊輪將搭接區(qū)厚度滾焊到約0.7mm厚，其中：包覆過程中鋁硅合金帶搭接接頭的寬度是3.5mm，超聲波焊輪的寬度是6mm，超聲波焊輪的直徑是70mm，超聲波焊輪焊接的壓力是0.1mpa；使用2臺超聲波焊機(jī)的直接效果是可以焊接包覆層厚度比較大的鋁合金帶，同時可以提高機(jī)組的焊接速度從而提高生產(chǎn)效率。最后經(jīng)6道次連續(xù)直線拉拔至ф32×1.8mm，成為合格的內(nèi)外一體化的鋁鋁復(fù)合管。該鋁鋁復(fù)合管的內(nèi)外層界面冶金結(jié)合良好，在圓周上焊料層均勻，可取代高頻焊管的集流管作為微通道熱交換器的集流管使用。

本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，凡采用等同替換或等效替換形成的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。