CN104607484B - 制冷系统铝毛细管制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制冷系统铝毛细管制备方法，将铝制坯管采用冷拉技术进行拉制，拉制时采用拉拔模具，该模具包括外模和相配合的模芯，其中的模芯具有芯头定径部、中间圆锥部及芯尾圆柱部，铝制坯管的拉制力随芯头定经部的长度增加而增加，游动模芯进行盘拉坯管，形成制冷系统铝毛细管。本发明采用铝及铝合金作为材料开发出了铝毛细管，制冷系统毛细管铝代铜方案，减少了焊点，提高了产品的性能同时也降低设备生产成本。
Description
技术领域
本发明公开一种制冷系统铝毛细管制备方法，按国际专利分类表(IPC)划分属于制冷系统毛细管制造技术领域。
背景技术
空调、冰箱制冷系统中的毛细管属于膨胀装置(或叫节流装置)，是制冷循环系统一个不可缺少的基本部件。目前，在制冷循环系统中，毛细管一般是铜制的，连接于冷凝器与蒸发器之间，毛细管依其流动阻力沿长度方向产生压力降，来控制制冷剂的流量和维持冷凝器和蒸发器的压差。
现有制冷系统中大多采用的铜制毛细管，缺陷是成本高，整个系统中因为管路多、焊点多，造成泄漏的概率大，产品质量风险高。文献CN2014101059820公开一种铜/铝双金属毛细管、文献CN2014101061549公开一种高性能铜/钛双金属毛细管、文献CN201410272511.9一种铜/磷双金属毛细管，前述各毛细管均是由铜与另一种金属的复合管，并没有单独的铝制毛细管。文献CN201110061527.1公开一种毛细管铜铝焊接接头的制备方法，还涉及使用上述方法制得的套接式铜端铝毛细管。
铝是一种轻质金属，具有良好的延展性、导电和导热性能、高反射性和耐氧化性，使用铝作为冷凝器和蒸发器在汽车空调领域已有应用，但由于加工工艺的限制还没应用在制冷系统中的毛细管。中国文献CN200910145169.5公开一种高精度铝管的拉拔方法,先完成精拔前铝管管坯,然后利用高频感应加热装置将精拔前铝管管坯内璧加热进行精拉,利用该方法可以拉拔出精度达0-0.03MM高精度铝管，但该方法适应于管径大的铝管，如文献实施例中铝管外径30mm以上，内径20mm以上。而制冷系统中毛细管的内径为0.5～2mm，前述铝管拉拔方法无法实现；由于铜、铝材质不同，采用目前铜管拉拔技术同样无法实现铝制毛细管。
在白色家电市场竟争激烈的现代，降低成本提高性能是生产企业首要任务，铝相对铜而言有传热性能高﹑价格低﹑密度小以及资源丰富等优势，冰箱冰柜制冷全铝系统就是在这个背景下产生的，而发明人研发的铝毛细管就是配合全铝系统进行的一个新的替代产品。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种制冷系统铝毛细管制备方法，采用专用模具进行拉拔，形成符合要求的制冷系统铝毛细管。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种制冷系统铝毛细管制备方法，将铝制坯管采用冷拉技术进行拉制，拉制时采用拉拔模具，该模具包括外模和相配合的模芯，其中的模芯具有芯头定径部，铝制坯管的拉制力随芯头定经部的长度增加而增加，游动模芯进行盘拉坯管，形成制冷系统铝毛细管。
进一步，所述模芯还具有中间圆锥部及芯尾圆柱部，芯头定径部长度由以下公式确定：单位mm；
其中D为芯尾圆柱直径、单位mm，
d为芯头定经部圆柱直径、单位mm，
f为坯管与芯头间摩擦系数，f＝0.10～0.12，
L1为中间圆锥部长度，单位mm；
u＝4～6。
进一步，所述铝制坯管拉制力受芯头定经部的长度增加而增加，成直线关系。
进一步，所述外模具有变形区，模芯始终在变形区内铝制坯管拉制才能起到减径和减壁，外模变形区的锥度α大于模芯的锥度β，且两者锥度差不超过3度。
进一步，所述外模锥度α＝12度，模芯锥度β＝9度，铝制坯管的拉力最小，稳定性好，拉小管不易拉断。
进一步，铝制坯管经过多道次拉制成型，每道次减面率在50％-65％，减壁率在18.3％-23.8％，拉拔速度在25-35n/min,即转/分。
进一步，铝制坯管拉制时向管坯中注入润滑油，保证拉伸过程中模芯能充分润滑，并在距端头一定长度处打止退坑，防止模芯后退，使模芯头部顺利进入变形区形成衬拉。
进一步，所述铝制坯管壁厚均匀，偏差不能大于0.08-0.13㎜；坯管延伸率必须达到55﹪以上，抗拉75﹪以上。
铝毛细管成品后外径在￠3.0㎜以下，其延伸率达到8﹪以上，抗拉达到98﹪以上。
本发明铝质的毛细管相比铜质的毛细管成本只有其三分一，并能减少铜的消耗量,减轻空调器的重量，与现有技术相比,制冷设备的制造成本更低，所以经济效益相对提高很多，以全国生产量8000万台生产能力来计算一年可节约成本1亿左右。
附图说明
图1是本发明模具示意图。
图2是本发明坯管止退坑示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：请参阅图1及图2，一种制冷系统铝毛细管制备方法，将铝制坯管3采用冷拉技术进行拉制，拉制时采用拉拔模具，该模具包括外模1和相配合的模芯2，其中的模芯具有芯头定径部21，铝制坯管的拉制力随芯头定经部的长度增加而增加，游动模芯进行盘拉坯管，形成制冷系统铝毛细管。本发明的模芯2还具有中间圆锥部22及芯尾圆柱部23，芯头定径部长度由以下公式确定：单位mm；其中D为芯尾圆柱直径、单位mm，d为芯头定经部圆柱直径、单位mm，f为坯管与芯头间摩擦系数，f＝0.10～0.12，L1为中间圆锥部长度，单位mm；u＝4～6。
本发明中模芯一体成型结构，自前端到后端依次为芯头定径部、中间圆锥部及芯尾圆柱部。
本发明铝制坯管3拉制力受芯头定经部21的长度增加而增加，成直线关系。外模1具有呈锥度的变形区，模芯始终在变形区内铝制坯管拉制才能起到减径和减壁，外模变形区的锥度α大于模芯的锥度β，且两者锥度差不超过3度。当外模锥度α＝12度，模芯锥度β＝9度，铝制坯管的拉力最小，稳定性好，拉小管不易拉断。本发明铝制坯管3经过多道次拉制成型，每道次减面率在50％-65％，减壁率在18.3％-23.8％，拉拔速度在25-35n/min,即转/分。铝制坯管3拉制时向管坯中注入润滑油，保证拉伸过程中芯头能充分润滑，并在距端头一定长度处打止退坑31，防止模芯后退，使模芯2头部顺利进入变形区形成衬拉。本发明的铝制坯管壁厚均匀，偏差不能大于0.08-0.13㎜；坯管延伸率必须达到55﹪以上，抗拉75﹪以上。
本发明采用铝合金作为材料开发出了铝毛细管，制冷系统毛细管铝代铜方案，减少了焊点，提高了产品的性能同是也降低了成本。本发明要求保护的是所有铝质的￠3.0㎜以下的制冷行业使用的毛细管。铝毛管的材料是铝及铝合金，采用冷拉技术进行拉制，方法是游动模芯进行盘拉，关键点是模具的设计和拉拔的工艺：
1.模具的设计
1.1.外模和模芯设计要合理，模芯始终在变形区内才能起到减径和减壁的作用。外模变形区的角度与模芯的锥度差不超过3度，α＞β，模角α＝12度，模芯锥度β＝9度拉力最小，稳定性好，拉小管不易拉断。
本发明α、β及其匹配如下表：
1.2.在确保稳定性的前提下尽可能减少定经的长度，定经的长短影响拉制力的变化。拉制力受定经的长度增加而增加，成直线关系。
2，拉拔工艺
2.1，润滑条件，润滑剂的合理选用是改善产品质量，降低能耗，提高成材率的主要环节，润滑剂不同，摩擦系数f亦不同，f不仅影响摩擦力的大小，也影响芯头在变形区的稳定性。随着f的增加游动稳定性将降低。因此拉制铝毛细管必须用专用的润滑油xc2841.这样才能降低摩擦系数，提高稳定性。
2.2拉拔速度，变形速率随着拉拔速度的增加而提高。变形速率提高，使材料的变形抗力升高，拉拔力增大提高拉拔速度对游动芯头稳定性是有益的，通过实验拉铝毛细管最合理的速度是根据不同的规格确定相应的转速。
2.3合理设计每道工艺，道次减面率对游动稳定性的影响较大，每道次减面率在50％-65％为最佳，减壁率在18.3％-23.8％为最佳。
2.4在实际操作中，向管坯中注入润滑油，保证拉伸过程中芯头能充分润滑，并在距端头一定长度处打止退坑，防止芯头后退，使芯头顺利进入变形区，形成衬拉。
2.5铝毛细管的拉制对坯管的要求很高
2.5.1坯管壁厚均匀，偏差不能大于0.08-0.13㎜。
2.5.2表面不能发生氧化，不能产生氧化皮和粉状物质。
2.5.3坯管延伸率必须达到55﹪以上，抗拉75﹪以上。
2.5.4毛细管成品后要达到三要素(1)延伸率达到8﹪，抗拉达到98﹪.(2)保压15公斤压力无泄漏。(3)相同单位长度流量一致。
以下是本发明部分坏管拉拔工艺拉拔结果，单位mm:
| 序号 | 测量内径 | 误差 | 结果 |
| 1 | 12.82 | 0.02 | 合格 |
| 2 | 12.86 | 0.06 | 不合格 |
| 3 | 12.83 | 0.03 | 合格 |
| 4 | 12.81 | 0.01 | 合格 |
| 5 | 12.82 | 0.02 | 合格 |
| 6 | 12.82 | 0.02 | 合格 |
| 7 | 12.83 | 0.03 | 合格 |
| 8 | 12.81 | 0.01 | 合格 |
利用以上表格统计，本发明工艺毛细管良品率在95％以上。
本发明铝质的毛细管相比铜质的毛细管成本只有其三分一，所以经济效益相对提高很多，以全国生产量8000万台生产能力来计算一年可节约成本1亿左右。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
Claims (8)
1.一种制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：将铝制坯管采用冷拉技术进行拉制，拉制时采用拉拔模具，该模具包括外模和相配合的模芯，其中的模芯具有芯头定径部，铝制坯管的拉制力随芯头定径部的长度增加而增加，游动模芯进行盘拉坯管，形成制冷系统铝毛细管，铝毛细管成品后外径在￠3.0㎜以下；
所述外模具有呈锥度的变形区，模芯始终在变形区内拉制铝制坯管才能起到减径和减壁，外模变形区的锥度α大于模芯的锥度β；
所述模芯还具有中间圆锥部及芯尾圆柱部，芯头定径部长度由以下公式确定：单位mm；
其中D为芯尾圆柱直径、单位mm，
d为芯头定径部圆柱直径、单位mm，
f为坯管与芯头间摩擦系数，f＝0.10～0.12，
L1为中间圆锥部长度，单位mm；
u＝4～6。
2.根据权利要求1所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：所述铝制坯管拉制力受芯头定径部的长度增加而增加，成直线关系。
3.根据权利要求1所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：所述外模变形区的锥度α和模芯的锥度β两者锥度差不超过3度。
4.根据权利要求3所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：所述外模锥度α＝12度，模芯锥度β＝9度，铝制坯管的拉力最小，稳定性好，拉小管不易拉断。
5.根据权利要求1所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：铝制坯管经过多道次拉制成型，每道次减面率在50％-65％，减壁率在18.3％-23.8％，拉拔速度在25-35n/min。
6.根据权利要求1所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：铝制坯管拉制时向管坯中注入润滑油，保证拉伸过程中模芯能充分润滑，并在距端头一定长度处打止退坑，防止模芯后退，使模芯头部顺利进入变形区形成衬拉。
7.根据权利要求1所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：所述铝制坯管壁厚均匀，偏差不能大于0.13㎜；坯管延伸率必须达到55﹪以上，抗拉75﹪以上。
8.根据权利要求1至7之一所述的制冷系统铝毛细管制备方法，其特征在于：铝毛细管抗拉达到98﹪以上。
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