[發明專利]一種鋁銅復合管的制備方法

在審

• 申請號: 201710177230.9
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107096991A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 李文亞;王艷松;楊夏煒;褚強;溫泉;高大路
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K101/06;B23K103/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種鋁銅復合管的制備方法，適用于鋁包銅復合管(ACC:aluminum clad copper)或銅包鋁復合管(CCA:copper clad aluminum)的制備。該方法制造工藝簡單，生產成本低廉，效率高，易于推廣應用。

背景技術

幾十年來，紫銅管作為熱交換管在制冷行業得到了廣泛應用。但是，紫銅管存在質量重、價格高的問題，精密銅管的生產已經不能滿足制冷行業的需求。鋁銅復合管具有優良的綜合性能，是制冷行業中蒸發器、冷凝器用管和相應連接管、管件的替代管材。研究表明，采用鋁銅復合管比采用紫銅管重量可以降低36.5％～46.3％，成本可以降低23％～34.8％。同時，銅的瞬間吸熱能力是鋁的1.6倍，而鋁的散熱速度是銅的2.3倍，鋁/銅復合管可以綜合兩者優勢，提高換熱效能。拉拔法等方法制備的機械復合管界面受熱易分層，界面結合強度低；熱擠壓等方法制備冶金復合管往往需要復雜的設備和工藝流程，增大了生產制造成本。因此，結合現有技術，嘗試開發新的鋁銅復合管制備方法顯得十分必要。

攪拌摩擦焊(FSW)作為一種先進的固相焊接技術，已經在航空航天、船舶制造、陸路交通等諸多工業制造領域得到了成功應用。FSW利用攪拌頭與待焊金屬間摩擦產熱及攪拌頭對塑化金屬的攪拌作用實現金屬間的連接。焊接過程中攪拌頭軸肩、攪拌針側面及攪拌針端部均與工件摩擦產熱，且軸肩產熱占主要部分，增大攪拌針直徑使軸肩產熱量逐漸降低而攪拌針側面產熱增加。因此，基于攪拌針側面摩擦產熱機制，設計一個帶有特殊軸肩的焊接工具，利用旋轉的焊接工具與鋁/銅管之間摩擦、擠壓產生的熱和力的作用實現鋁銅復合管的制備顯得十分簡單且具有創新性。該方法可以極大的簡化鋁銅復合管生產制造過程，擴展金屬復合管制備方法，有利于降低企業的生產成本，具有極大的工業應用價值。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種鋁銅復合管的制備方法，可以實現鋁/銅管界面的冶金結合，生產工藝簡單、生產效率高、生產成本低廉。

技術方案

一種鋁銅復合管的制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將過渡配合的鋁管和銅管進行裝配，形成內為襯管，外為基管的配合，在裝配好的鋁/銅管一端設有一通孔；當ACC管配合時：鋁管內徑和銅管外徑實現過渡配合，銅管為襯管，鋁管為基管；當CCA管配合時：銅管內徑和鋁管外徑實現過渡配合，鋁管為襯管，銅管為基管；

步驟2：采用兩個固定半模將鋁/銅管固定，在兩個固定半模與鋁/銅管一端的通孔相應位置設有通孔，將圓柱銷穿過鋁管、銅管和兩個固定半模，采用夾具將兩個固定半模夾緊固定；

步驟3：采用攪拌摩擦焊的方法，將焊接工具的端部直徑與襯管內徑相同的焊接工具端部插入鋁/銅管進行對中；

步驟4：焊接工具端部以95rpm～950rpm的旋轉速度，以15mm/min～120mm/min向管內的移動速度進行焊接；當達到設定焊接距離后以120mm/min的焊接速度回抽，完成焊接過程。

所述基管和襯管為壁厚為1mm～5mm厚的鋁管或銅管。

所述焊接工具主軸13、芯軸11和端部；所述端部包括摩擦圓柱10、摩擦圓臺9和對中圓柱8；主軸13通過主軸法蘭12連接芯軸11，芯軸11連接端部摩擦圓柱10，然后為摩擦圓臺9和對中圓柱8；所述摩擦圓臺9上開有多個凹槽；所述對中圓柱8的直徑小于摩擦圓柱10，摩擦圓臺9位于兩者之間呈過度斜面。

所述摩擦圓臺9的最大直徑較對中圓柱直徑增大0.2～0.6mm。

有益效果

本發明提出的一種鋁銅復合管的制備方法，將過渡配合的鋁管和銅管裝配起來，距裝配好的鋁/銅管底部一定距離開通孔，采用開有通孔的兩個固定半模將鋁/銅管固定，將帶有軸肩的焊接工具端部插入襯管對中，使焊接工具按照設定的旋轉速度和焊接速度向管內移動，完成設定焊接距離后以一定速度回抽，完成焊接過程。本發明是基于攪拌摩擦焊產熱機制開發的一種新型的鋁銅復合管制備工藝。該工藝節能環保，提高了生產效率，降低了生產成本；可控性好，易于實現工業化應用。

附圖說明

圖1：焊前裝配示意圖

圖2：為實施本發明所涉及的焊接工具形貌示意圖

1-帶有軸肩的焊接工具，2-第一固定半模，3-第二固定半模，4-裝配配合面，5-基管，6-襯管，7-圓柱銷，8-對中圓柱，9-摩擦圓臺，10-摩擦圓柱，11-芯軸，12-主軸法蘭，13-主軸。