超薄壁铜管退火工艺研究

2017-04-12山东亨圆铜业有限公司隋长芬

资源再生 2017年2期

文/山东亨圆铜业有限公司隋长芬

超薄壁铜管退火工艺研究

文/山东亨圆铜业有限公司隋长芬

Study on annealing process of Ultra-thin wall copper tube

本文研究的超薄壁铜管指的是壁厚≤0.3mm的紫铜管，这种壁厚的铜管主要是作为空调的主管来使用的。通常情况下铜管在使用中要经历：开卷放线—矫直—定尺切断—弯管—穿管—胀管—扩口等一系列加工过程，最后还要和他零部件一起加工成换热器后进行打压试漏。因此对铜管的物理性能和使用性能的要求都是比较高的，即：铜管不仅要有良好的塑性以利于加工成型，并最大限度地降低胀管扩口裂和打压漏的几率；还要有合适的硬度和刚性，以保证放线时铜管不打折、向铝箔孔内穿管顺利和传递转运时不变形等。为使产品能够具有这些良好的性能，其关键就是铜管的退火工艺。为此我们专门针对这类铜管的退火展开了试验和研究工作。这里将φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三种铜管的研究过程总结分享如下。

一、超薄壁铜管在用户使用时发生的问题

φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、和φ8.8×0.28三种规格的产品在使用过程中，用户反映的问题就是铜管在开卷放线时容易打折和出现扁管现象。初开始我们认为可能是用户的设备、工装或者操作有问题，而不是铜管本身性能不合适。但经过现场使用跟踪检查和进一步分析，最后确定造成问题的原因应当是铜管的性能不合适所致，也就是说是铜管偏软了，抗弯能力力不够而容易造成打折和扁管现象。

二、超薄壁铜管退火工艺试验研究过程

φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、和φ8.8×0.28的铜管壁厚本来就很薄，而且生产时有的管子壁厚是下偏差，所以实际壁厚就更薄。而这样薄壁的铜管产品在按常规的产品退火工艺进行退火生产时，产品的抗拉强度和延伸率等性能指标虽然都属于正常范围之内，用户使用时的生产条件和受力状态都没有发生改变，但由于铜管产品的壁厚与常规产品相比薄后明显减薄了，实际上就造成了抗弯折能力的下降，直观的感觉就是铜管偏软。其结果就可能容易发生放线打折和扁管问题，而且向铝箔孔内穿管时也可能产生不顺畅问题。这就是产品的使用性能不好。为了保证铜管有良好的加工塑性以利于胀管和扩口不裂、不漏，而且又具有良好的刚度和硬度，只有在铜管的性能上作文章，进行退火工艺研究比较试验。

我公司铜管退火设备为井式炉，为了和其他铜管产品正常的退火生产工艺尽量保持一致，以利于大批量生产的组织，采取的整个工艺试验方案主要是改变退火的温度和保温时间，而其他工艺参数、方法和过程保持不变。

第一次退火工艺试验方案：确定退火温度480℃，保温时间50分钟。

试验φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三个规格的产品，退火后取样测试的机械性能结果如下：

抗拉强度：σb=233～250MPa ,

延伸率：δ=42.5～45%。

从机械性能上看与原来退火的工艺所生产的铜管的性能（σb=232～247MPa ,δ=42.5～47.5%。）没有大的差异，抗拉强度整体提高很少。产品发用户试用后，原来存在的打折等问题仍未明显改观。

第二次退火工艺试验采用两个方案同时进行。

方案一：确定退火温度：460℃，保温时间：50分钟。

试验φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三个规格的产品，退火后取样测试的机械性能结果如下：

抗拉强度σb=246～259MPa , δ=42.5～45%;

从机械性能上看与原来退火温度500℃，保温时间50分钟的工艺所生产的铜管的性能相比抗拉强度明显提高，延伸率仍然在比较好的范围之内。

方案二：确定退火温度440℃，保温时间60分钟。

试验φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三个规格的产品，退火后取样测试的机械性能结果如下：

抗拉强度σb=252～266MPa , δ=40.5～45%;

从机械性能上看与原来退火温度500℃，保温时间50分钟的工艺所生产的铜管的性能相比较，抗拉强度明显提高比较多，但延伸率下限值已接近标准规定的下限，偏离了理想区间。

第二次退火工艺试验两个方案的产品在用户使用情况：

将第二次试验的两个方案的产品同时发用户进行试用和比较，两个方案的产品在放线时均没有发生打折问题，弯管、转运、向铝箔孔内穿管以及胀管扩口等都顺利，但使用退火温度440℃，保温时间60分钟的工艺生产的铜管在弯管和胀管扩口工序感觉稍微偏硬了一些。

三、超薄壁铜管退火工艺的确定

通过两次共三个试验方案对φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三种规格产品的退火工艺试验和用户的使用，以及对产品机械性能的检测结果来比较，采用退火温度460℃，保温时间50分钟的退火工艺所生产的超薄壁铜管产品，其抗拉强度σb=246～259MPa ,使得铜管的硬度有了一定的提高，避免了放线打折问题，管子成型后的刚性有所提高，有利于转运和穿管；延伸率δ=42.5～45%，仍然保持了比较好的加工塑性，保证胀管和扩口不裂不漏，总体评价综合性能是最好的。因此我们最终将壁厚≤0.3mm的铜管的退火工艺确定为：退火温度460℃，保温时间50分钟。该退火工艺生产的产品经市场各用户的大批量使用，一直反映综合性能良好，受到用户的好评。