AL单、双金属翅片管的轧制工艺

■万学东 ■江苏煤炭地质勘探一队，江苏 无锡 214063

1 翅片管的分类

翅片管是构成各种热交换器的核心元件，根据翅片管的复合形式可分为:单金属翅片管和双金属复合翅片管;根据翅片分布可分为:内翅片管和外翅片管;根据翅片管加工方式可分为:绕片式翅片管、套片式翅片管、和轧制式翅片管。由于轧制式翅片管的结构紧密、传热性能好、整体刚性强等优点，目前在国内市场上得到了广泛的应用。

轧制式单金属翅片管由单金属整体轧制而成，常见的有铝翅片管、铜翅片管、不锈钢翅片管等，这种翅片管无接触热阻，强度高，耐热震和机械振动，热膨胀性能好，具有可观的扩展换热面。

轧制式双金属复合翅片管是两种金属管经过复合后再轧制出翅片，常见的有铜铝复合翅片管、钢铝复合翅片管、铜钢复合翅片管等，这种翅片管具有结合紧密，热阻小，传热性能好、强度高、防腐蚀性能强、在长期冷热工况下不易变形、工作寿命长等特点。

2 轧制设备及原理

2．1 轧制设备

我厂生产的GJ－66B金属翅片管轧机结构紧凑，性能稳定，操作方便，有三种机型，可分别轧制基管为 Φ8～Φ15，Φ12～Φ25，Φ25～45，，翅片高为1mm～16mm，片距为1mm～8mm的单、双金属翅片管，以及节距为30mm以内的波纹管、波节管。整体结构如图1。

图1 GJ－66B金属翅片管轧机

2．2 轧制刀片

轧制刀片为对称结构，在初次使用时没有正反面之分。每付刀由三组参数和数量相同的刀组成，每组刀按由小到大顺序排列，处在同一位置的刀片具有互换性。轧制不同片距、片高的翅片管，应选用相应的刀片。

2．3 轧制原理

GJ－66B金属翅片管机的轧制原理如图2所示。

调节三个刀架Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的高低使三组刀片成等边三角形分布，且内切于基管，在轧制过程中只需通过上下移动刀架Ⅰ即可实现退刀、进刀。

逆时针转动刀架Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ使刀片轴中心线与轧制管中心线成一定倾斜角度，倾角与翅片管的螺旋角相同。轧制过程中通过刀片的旋转与摩擦力使轧制管自动做轴向进给，同时通过刀片和基管组成的空腔挤压出翅片。

3 轧制过程

本文以轧制翅片外径为Φ57mm，基管外径为Φ25mm，翅片片距为2.3mm的钢铝复合翅片管为例，简单介绍从设备调整到轧制出合格翅片的过程。

图2 轧制结构原理

3．1 设备调整

3．1.1 刀架角度调整

刀架角度的大小对翅片管延伸率、翅片管外径形状及片距大小有很重要的影响。角度越大，片距相应越大，铝管延伸率越大，同时刀片受力越大;角度小则片距变小延伸率变小。外径Φ45以下翅片管，角度大小对外径的影响较小;大外径翅片管，角度过大或过小都会引起外径波浪高低。三个位置的刀架角度必须方向一致，任何一个相反，均轧制不出翅片管。

松开刀架嵌套上的螺栓，逆时针方向轻微拨动刀架，调到角度2°06 ˊ左右，锁紧嵌套螺栓。角度刻度原理与万能角度尺原理一致，嵌套上每小格1°，弧形板上每小格6ˊ。

3．1.2 放差位圈

差位圈是轧制翅片管过程中重要部件之一，差位在三刀轴上放置顺序为:顺时针方向，厚(刀架Ⅰ)、中(刀架Ⅱ)、薄(刀架Ⅲ)，放置顺序不能变。按照放置顺序差位圈的厚度数值差为1/3刀片厚度。轧制不同片距翅片管，必须更换相应的差位圈。

3．1.3 装刀片

根据我们要轧制的翅片管选用相应的刀片，在此我们选用厚度为2.1mm，外径为100mm，肩径为63mm的刀片。

按照由小到大的顺序依次将刀片装入刀轴，检查无误后再放入隔套、钢套、挂脚、锁紧螺母。锁紧螺母一定要锁紧，否则在轧制过程中会引起刀片的窜动现象影响翅片管质量。

按照同样的方法将其他两组刀片装好。装好的结构如图3。

图3 轧制变形过程

3．2 调配冷却液

在轧制工作时，刀片与铝管的摩擦及冷轧变形会产生大量的热量，严重影响了翅片管质量和刀片使用寿命，为了保证热量的散失、减少阻力要选用冷却液进行冷却、润滑。

冷却液必须选择专用乳化油，按照轧制经验乳化油稀释浓度为30%左右，冷却液浓度过低会导致翅片管失形或飞不高。

3．3 轧制翅片管

铝管必须选择专业生产用于轧翅片铝管的厂家，铝质越纯越好，铝管挤压密度越高翅片越易飞高，含有杂质或挤压铝管机吨位不够，都可能造成翅片高度达不到要求或局部开裂等现象。在本实验中选择外径36mm，壁厚5mm的铝管，将钢管衬套在铝管内，钢管的长度要比铝管稍长一些，因为在轧制过程中铝管会延伸出来。

先开冷却水泵，再开启主电机，送铝管的时候手要把铝管拿平，防止钢管碰到刀片后损伤刀片。对于厚壁铝管，为了能够顺利起头，通常在铝管起头一端进行倒角。

轧制出的翅片管要进行翅片外径、翅片距、铝管延伸率等项目的检测。

AL单金属翅片管轧制过程与复合翅片管轧制不同的是，单金属管轧制时铝管内衬一根固定的芯棒拉杆，在轧制过程中芯棒始终被固定在刀片的位置，这样可以防止刀片的下压而引起的铝翅片管缩孔现象。根据使用压力的要求，单金属翅片管的底部要留有一定厚度的金属。

在长期的轧制工作中我们得到如下经验:一般情况下，每毫米壁厚的铝管轧制后翅片飞高3.00～3.4毫米，复合翅片管中铝管的延伸率为15%～20%，铝单金属翅片管中铝管的延伸率为12% ～15%。片距大小、角度大小都对铝管的延伸有一定影响，片距大大则延伸率大，对于同一副刀片来说角度增大会使片距增大、延伸率增大。

4 小结

从目前来看，由于整体轧制式翅片管各方面的优点突出，在某些领域已经完全取代了套片式和绕片式，但是也逐步暴露出一些问题，如:加工时使用的轧制油、清洗时使用的NaOH溶液会造成环境污染，轧制效率低，自动化程度低，成本问题等。随着国外机械技术的发展，镶嵌式翅片管开始诞生，其加工环境无污染，效率高，成本低，具有较好的综合经济性能，在某些领域已开始取代轧制式。

［1］肖亚庆．谢水生．刘静安．王涛．铝加工技术实用手册．北京:冶金工业出版社．2005．

［2］王必武．杨子谦．施广森．高效节能翅片管的加工、应用及发展趋势．水利电力机械．2002(24)．