具有冶金结合的铝包铜管的制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102284549 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102284549 A *CN102284549A* (21)申请号 201110254486.8 (22)申请日 2011.08.31 B21C 37/06(2006.01) (71)申请人 江苏兴荣高新科技股份有限公司 地址 213022 江苏省常州市新区兴业路 8 号 (72)发明人 祁威 田福生 陆正良 曹海斌 熊云峰 (74)专利代理机构 北京友联知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11343 代理人 梁朝玉 尚志峰 (54) 发明名称 具有冶金结合的铝包铜管的制造方法 (57) 摘。

2、要 本发明提供了一种具有冶金结合的铝包铜管 的制造方法， 包括 ： A、 制备铜管和铝管直管， 铝管 直管是采用挤压机挤压成型的铝管 ； B、 对铝管直 管进行内表面处理， 对铜管进行外表面处理 ； C、 将铜管穿入铝管直管得到铝包铜管管坯， 并使得 铜与总重量比不超过 80 ； D、 对铝包铜管管坯进 行后道次的减径减壁加工和退火， 控制总变形率 在 60以上， 制得铝包铜管的成品。本发明所提 供的铝包铜管的制造方法， 采用挤压机制造铝管 直管， 没有焊管焊缝， 能够很好的承受机械加工而 不会开裂， 挤压成型的超长大口径的铝管直管， 可 制造大盘重的铝包铜管， 又由于后道次的减径减 壁加工和。

3、退火并控制变形率， 使得铜铝界面冶金 结合稳定， 工艺流程稳定、 适合批量生产。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 CN 102284558 A1/1 页 2 1. 一种具有冶金结合的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 包括以下工艺步骤 ： A、 制备铜管和铝管直管， 所述铝管直管是采用挤压机挤压成型的铝管 ； B、 对所述铝管直管进行内表面处理， 对所述铜管进行外表面处理 ； C、 将所述铜管穿入所述铝管直管内， 得到铝包铜管管坯， 并使得铜的重量与总重量比 不超过 80 ； D、 对所述铝包。

4、铜管管坯进行后道次的减径减壁加工和退火， 控制总变形率在 60以 上， 制得所述铝包铜管的成品。 2. 根据权利要求 1 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 利用铜带焊接制造出所 述铜管， 所述焊接方法包括钨极惰性气体保护焊、 激光焊或高频焊。 3. 根据权利要求 2 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述铜带焊接制造出所 述铜管与将所述铜管穿入所述铝管直管内， 在一条生产线上完成或分开完成。 4. 根据权利要求 1 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述铜管是采用轧制、 挤 压或者拉拔方法制得的无焊缝铜管。 5. 根据权利要求 1 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于。

5、， 所述铝管直管的内表面 处理方法包括钢丝刷刷毛、 磨料磨光、 喷砂、 喷丸或化学处理， 所述铜管的外表面处理方法 包括钢丝刷刷毛、 喷砂或喷丸处理。 6. 根据权利要求 1 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述后道次的减径减壁 加工为直拔、 连续直拔、 盘拔、 扩管、 旋压、 轧管加工方法中的一种或者这些加工方法的任意 组合， 所述后道次的减径减壁加工在室温下进行， 或者采用温加工。 7. 根据权利要求 1 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述退火包括在线感应 退火或加热炉退火。 8. 根据权利要求 1 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述铝管直管是采用卧 式挤。

6、压机或是连续挤压机挤压而成。 9. 根据权利要求 7 所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述铝管直管的长度大 于 10m， 管径大于 20mm， 壁厚大于 1.5mm。 10. 根据权利要求 1 至 9 任一所述的铝包铜管的制造方法， 其特征在于， 所述铝管直管 的材质为铝或铝合金， 所述铜管的材质为铜或铜合金。 权 利 要 求 书 CN 102284549 A CN 102284558 A1/6 页 3 具有冶金结合的铝包铜管的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及金属复合管材的制造领域， 更具体而言， 涉及一种铝包铜管的制造方 法。 背景技术 0002 铝包铜管已经逐渐在制冷空调。

7、领域得到应用， 最近的一些应用成果显示， 与传统 的铜管相比， 在家用空调领域， 铝包铜管具有更高的散热效率， 采用铝包铜内螺纹管制成的 空调器具有更高的能效比， 相信随着技术的更加成熟， 铝包铜管完全有可能部分替代铜管。 0003 专利 CN200610076037 公布了一种铜铝复合管材制造方法及该方法制造的铜铝 复合管材， 该专利采用行星轧管机对铜铝复合管坯进行单道次加工继而收缩率为 50 95的大压下量轧制， 轧制时变形区的温度升达 200 600， 这种高温、 高速、 大压下量的 轧制， 使铜铝金属冶金结合， 再经后道次的加工， 如拉伸和退火可以生产具有冶金结合的铝 包铜管。现在， 。

8、这种方法已经做到了工业化的生产， 几百万台空调器已经销往市场， 时至今 日， 这种方法依然是唯一的一种工业化生产铝包铜管的制造方法。但是这种方法也有其局 限性， 行星轧机设备投入高， 轧制管材短， 不能轧制超长超重的铝包铜管， 现在， 以这种方法 生产的铝包铜管不超过 80kg/ 盘， 这些问题也阻碍着这种工业的继续发展。 0004 为了生产超长的铝包铜管， 一些单位相继提出了一些新的制造方法， 专利 CN200810233430， 公布了一种采用连续挤压机在铜管表面连续的挤压包覆一定厚度的铝和 铝合金的办法， 这种方法在理论上可以做到在铜管上包覆铝管， 但实际使用会有一定的问 题。该专利在挤。

9、压时铜管内衬游动芯头， 挤压时铝管的温度在 450 -550之间且铜铝相 互接触。如此高的温度在铜铝界面上会形成脆性的 CuAl2， 这种脆性的 CuAl2会破坏铜铝之 间的冶金结合， 导致铜铝脱层。 0005 专利 CN200810175815 公开了一种制造铜铝复合管的方法， 提出采用包覆焊接的 方法制造铜铝复合管， 上述专利制造铝包铜管的方案是采用包覆焊接的方法将铝带包覆到 铜管上， 再进行后道次的拉拔后退火处理， 制成铝包铜管。 采用该专利可以制造超长的铝包 铜管， 连续的拉拔和热处理也可以保证铜铝之间有效的冶金结合， 但是由于是将铝管包覆 焊接， 铝管上存在一条纵向焊缝， 这条焊缝上。

10、的组织与基体的组织不一样， 焊缝内存在着很 多缺陷， 这种缺陷在随后的拉拔过程中会被放大， 在拉拔到最终的薄壁管时， 焊缝的缺陷会 导致管材的质量满足不了使用的要求， 会有大批的扩口开裂和泄漏现象产生。 发明内容 0006 为了解决现有铝包铜管制造技术中成本高、 无法生产比较长的管材、 易产生泄漏 以及存在焊缝缺陷易开裂等问题或其中之一， 本发明提供了一种具有冶金结合的铝包铜管 的制造方法， 本发明是通过以下技术方案实现的 ： 0007 本发明提供了一种具有冶金结合的铝包铜管的制造方法， 包括 ： 0008 A、 制备铜管和铝管直管， 铝管直管是采用挤压机挤压成型的铝管 ； 说 明 书 CN 。

11、102284549 A CN 102284558 A2/6 页 4 0009 B、 对所述铝管直管进行内表面处理， 对所述铜管进行外表面处理 ； 0010 C、 将所述铜管穿入所述铝管直管内， 得到铝包铜管管坯， 并使得铜的重量与总重 量比不超过 80 ； 0011 D、 对所述铝包铜管管坯进行后道次的减径减壁加工和退火， 控制总变形率在 60 以上， 制得所述铝包铜管的成品。 0012 优选地， 利用铜带焊接制造出所述铜管， 所述焊接方法包括钨极惰性气体保护焊、 激光焊或高频焊。 0013 进一步， 所述铜带焊接制造出所述铜管与将所述铜管穿入所述铝管直管内， 在一 条生产线上完成或分开完成。。

12、 0014 优选地， 所述铜管是采用轧制、 挤压或者拉拔方法制得的无焊缝铜管。 0015 优选地， 所述铝管直管的内表面处理方法包括钢丝刷刷毛、 磨料磨光、 喷砂、 喷丸 或化学处理， 所述铜管的外表面处理方法包括钢丝刷刷毛、 喷砂或喷丸处理。 0016 优选地， 所述后道次的减径减壁加工为直拔、 连续直拔、 盘拔、 扩管、 旋压、 轧管加 工方法中的一种或者这些加工方法的任意组合， 所述后道次的减径减壁加工在室温下进 行， 或者采用温加工。 0017 优选地， 所述退火包括在线感应退火或加热炉退火。 0018 优选地， 所述铝管直管是采用卧式挤压机或是连续挤压机挤压而成。 0019 优选地，。

13、 所述铝管直管的长度大于 10m， 管径大于 20mm， 壁厚大于 1.5mm。 0020 优选地， 所述铝管直管的材质为铝或铝合金， 所述铜管的材质为铜或铜合金。 0021 本发明所提供的铝包铜管的制造方法， 较现有技术有着以下优点 ： 0022 1、 产品质量好。 0023 卧式挤压和连续挤压都是成熟的挤压方法， 采用这两种挤压工艺制造的铝管没有 焊管成型时产生的焊缝， 这种铝管可以进行多道次的拉伸制成薄壁铝管， 再经退火后可以 承受扩口、 弯管等机械加工。 0024 采用本发明制造的铝包铜管， 外壁为铝管， 内壁为铜焊管或为无焊缝铜管。 一般情 况下， 为节约成本， 铜的厚度仅为铝的厚度。

14、的几分之一， 如 1/6 1/4 等， 以 9.520.4mm 铝包铜管为例， 其铜的厚度仅为 0.08mm， 铝的厚度为 0.32mm， 如此薄的铜层是无法承受扩 口加工的， 所以在扩口时， 铝包铜管主要是由外层的铝管承受扩管加工， 而挤压铝管如前段 所述在铝管圆周上无焊管成型时产生的焊缝， 铝管在圆周上无缺陷点， 这种铝管本身能承 受扩管加工， 从而使得采用本发明制造的铝包铜管可以从根本上避免扩口开裂的问题。至 于采用焊接方法制造的铜管， 虽然铜管上存有焊管成型时留下来的纵向焊缝， 但是因为在 壁厚方面， 铜层很薄， 因而也不会影响铝包铜管的使用。 0025 本发明的另一方案是采用无焊缝铜。

15、管外表面处理后直接穿入铝管， 此时内外表面 的铜管和铝管都没有焊管成型时留下的焊缝， 在后道次的拉拔等加工过程中， 也就不会产 生由于铜焊管焊缝所造成的内表面漏铝和外表面铝焊管造成的焊缝缺陷， 这种铝包铜管具 有更好的抗腐蚀能力和机械强度， 更适合制造壁厚小于 0.5mm 的薄壁管， 但成本要有一定 的上升。 0026 2、 可以生产大盘重的管材。 0027 本发明采用大口径的铝管直管生产铝包铜管。铝管长度大于 10m， 管径大于 说 明 书 CN 102284549 A CN 102284558 A3/6 页 5 20mm， 壁厚大于1.5mm。 长度越长， 管径越大， 壁厚越厚， 管材的每。

16、米重量就越重， 在相对短 的场地内就可以生产更大卷重的产品。 0028 大直径超长的铝管直管， 例如 503mm、 长度 100m 时， 其制成的铝包铜管可以超 过150kg/盘。 盘重的增加可以提高劳动生产率， 降低头尾的工艺废料比例， 提高成材率。 如 采用传统的行星轧制法制造铝包铜管， 工艺废料就在 15左右， 而采用本发明， 当铝管直管 长度大于 100m 时的工艺废料仅为 5， 铝管更长， 成材率会更高。 0029 3、 可以方便的调整铜铝厚度比和重量比。 0030 变换铝管或铜管的厚度可以方便的调整铝包铜管的铜铝厚度比和重量比。 采用传 统的行星轧制法铝包铜管， 铜铝比相对固定， 。

17、调整相对困难。 0031 铜管越薄， 铜的使用量就越小， 成本就越低。若用户希望增加内壁铜层的厚度， 以 便提高铝包铜管的防腐能力或其它性能的话， 则可以适当的增加铜管的厚度。但成本要有 一定的上升。 0032 4、 铜铝界面可以达到稳定的冶金结合。 0033 通过铝管内表面和铜管外表面的清理， 后道次减径减壁加工和退火， 且控制总变 形率在 60以上， 铜铝界面可以达到稳定的冶金结合。 0034 在双金属复合技术中， 干净、 粗化的接触面， 足够的变形率和适当的热处理是决定 金属界面能否达到冶金结合的三个最关键的因素。 0035 在铝管的挤压过程中， 铝管内壁不与油水接触。铝管的内壁清理可采。

18、用钢丝刷刷 毛、 磨料磨光、 喷砂喷丸或内表面的化学处理的方法进行。 铜管外表面也经过表面处理如钢 刷刷毛。满足铜铝接触面满足干净、 粗化的要求。 0036 采用直拔、 连续直拔、 盘拔、 扩管、 旋压、 轧管等加工方法。可有效的对管材进行后 道次的减径减壁加工， 在最终产品尺寸确定的情况下， 最初的铝管和铜管规格越大， 加工到 最终产品的变形率也就越大， 当变形率超过 85时， 仅采用拉拔的方法， 就能达到冶金结 合。 当拉拔变形率超过60时， 采用拉拔和在线感应退火相结合的方法， 管材也可以达到冶 金结合。 0037 5、 工艺流程稳定， 适合大批量生产。 0038 铝管的挤压和连续挤压，。

19、 铜管的焊管， 无焊缝铜管的制造和管材的减径减壁加工 及在线退火等， 每个工序的方法都具有流程稳定的特点， 因此本发明将上述方法结合起来 来制造铝包铜管， 也具有工艺流程稳定的特点， 适合大批量的工业生产。 附图说明 0039 图 1 示出了本发明所提供的铝包铜管的制造方法的流程图。 具体实施方式 0040 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、 特征和优点， 下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。 0041 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明， 但是， 本发明还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施， 因此， 本发明并不限于下面公开的具体实 施例的。

20、限制。 说 明 书 CN 102284549 A CN 102284558 A4/6 页 6 0042 图 1 示出了本发明所提供的具有冶金结合的铝包铜管的制造方法的流程图。 0043 如图 1 所示， 本发明公开了一种铝包铜管的制造方法， 包括以下工艺步骤 ： 0044 A、 制备铜管和铝管直管， 铝管直管是采用挤压机挤压成型的铝管 ； 0045 B、 对铝管直管进行内表面处理， 对铜管进行外表面处理 ； 0046 C、 将铜管穿入铝管直管内， 得到铝包铜管管坯， 并使得铜的重量与总重量比不超 过 80 ； 0047 D、 对铝包铜管管坯进行后道次的减径减壁加工和退火， 控制总变形率在 60。

21、以 上， 制得所述铝包铜管成品。 0048 本发明利用挤压机制造铝管， 可以制造比较长的铝管， 进而制造比较长的铝包铜 管， 这样的铝管没有焊管焊缝， 能够很好的承受扩口、 弯管等机械加工而不会开裂， 使得制 造出的铝包铜管质量比较好， 由于多道次重复的减径减壁加工和退火， 使得铜铝界面的冶 金结合更稳定。 0049 优选地， 利用铜带焊接制造出铜管， 焊接方法包括钨极惰性气体保护焊 (TIG)、 激 光焊或高频焊。 0050 使用焊接铜带的方法制造铜管， 可以调节铜管的厚度， 根据需要选择相应厚度的 铜带焊接即可， 使用钨极惰性气体保护焊、 激光焊或高频焊， 焊接质量比较好。 0051 进一。

22、步， 铜带焊接制造出铜管与将铜管穿入铝管直管， 在一条生产线上完成或分 开完成。 0052 优选地， 铜管是无焊缝铜管。 可以是采用挤压、 行星斜轧再加拉拔的方法制造普通 壁厚的无缝铜管。这种铜管， 壁厚较厚， 制造的铝包铜管成本较高。考虑到成本的因素， 需 制造超薄的无缝铜管， 例如铜管的直径 / 厚度在 80 以内。采用扩管、 旋压和拉拔等组合的 方法可以制造这种超薄无缝铜管。使用无缝铜管作铝包铜的内管， 铜管无焊管焊缝。铝包 铜管在拉拔过程中无焊缝缺陷产生的漏铝现象， 这种铝包铜管具有更好的防腐蚀能力和机 械强度， 更适应制造壁厚小于 0.5mm 的薄壁管。 0053 优选地， 铝管直管。

23、的内表面处理方法包括钢丝刷刷毛、 磨料磨光、 喷砂、 喷丸或化 学处理， 铜管的外表面处理方法包括钢丝刷刷毛、 喷砂或喷丸处理。 0054 对铝管直管的内表面和铜管的外表面进行表面处理， 是为了增加接触面的清洁程 度和粗糙度， 让铝和铜的结合界面冶金结合更稳固、 消除接触缺陷。 0055 优选地， 铝包铜管坯后道次的减径减壁加工为直拔、 连续直拔、 盘拔、 扩管、 旋压、 轧管等加工方法。可单一的重复采用一种加工方法， 也可以将两种或几种加工方法组合起 来加工。加工在室温下进行， 也可以采用温加工。 0056 拉拔是管材加工最常用的方法， 拉拔加工时管材主要受拉应力， 所以在拉拔铝包 铜管时，。

24、 其每道次的变形率一般不超过 40。过大的单道次拉拔变形率会产生断管。要达 到最终尺寸， 如有时变形率超过95， 就需多道次的拉拔。 采用多道次的连续直拔和盘拔的 组合对管材进行减壁和减径加工就是一个合适的选择。在铝包铜管的拉拔加工中， 由于壁 厚是由铜铝两个管材的壁厚相加而成， 这时可能产生壁厚太厚而管径不够大的情况， 这种 情况会使管材没有足够的减径量而影响管材后道次的游动芯头的拉拔。 此时可采用扩管的 方法对铝包铜管坯管进行扩管。这种扩管可以减少或消除铜铝之间的间隙， 适当的增大坯 管管径， 同时扩管的过程也可以减薄铜管的壁厚， 从而降低成本。 说 明 书 CN 102284549 A 。

25、CN 102284558 A5/6 页 7 0057 旋压和轧管作为通用的管材加工方法也可以用来对铝包铜管进行减径减壁加工， 上述所有的加工方法， 可在室温下进行。也可以采用温加工。 0058 优选地， 退火包括在线感应退火或加热炉退火。在线感应退火可用作拉拔道次的 中间退火。如果在拉拔过程中无需退火， 也可以用作最终退火。加热炉退火仅用于最终退 火。退火可以软化金属， 消除残余应力， 细化晶粒， 调整结构， 消除组织缺陷， 使用在线感应 退火或加热炉退火可以更好的使铝铜结合界面冶金结合。 0059 优选地， 铝管直管是采用卧式挤压机或是连续挤压机挤压而成。挤压的铝管可为 无缝铝管， 也可为有。

26、缝挤压铝管。 铝管可以从挤压机直接挤压超长的铝直管， 也可以先挤成 铝盘管， 再定尺矫直成铝直管。 0060 优选地， 铝管直管为超长大口径的无缝铝管。使用超长大口径的管材可以用来制 造超长大盘重的铝包铜管。优选地， 铝管直管的长度大于 10m， 管径大于 20mm， 壁厚大于 1.5mm。管材长度越长， 直径和壁厚越大， 生产的效率就越高。 0061 优选地， 所述铝管直管的材质为铝或铝合金， 所述铜管的材质为铜或铜合金。 0062 通过本发明所提供的铝包铜管的制造方法， 由于铝管直管上没有焊管焊缝， 所以 能够很好的承受扩口、 弯管等机械加工而不会开裂， 另外因为使用了超长大口径的铝管直 。

27、管， 可以用来制造大盘重的铝包铜管， 多道次的减径减壁加工和退火， 使得铜铝界面的冶金 结合更稳定， 适合批量生产。 0063 下面结合实施例对本发明作进一步说明。 0064 实施例 1 ： 0065 1)采用卧式挤压机挤压483mm的铝管， 材质为3003， 挤压后在线收成铝盘管， 再将铝盘管矫直、 定尺， 定尺长度 150m， 焊接铜管焊后规格 400.6mm。 0066 2) 清刷铝管内表面， 清刷采用钢丝刷， 多个钢丝刷串联放进铝管内， 反复刷磨内表 面 ； 同样对铜管的外表面进行刷毛。 0067 3) 对外表面刷毛后的铜管在线直接穿入铝管， 得到铝包铜管的管坯， 穿后管坯总 重量约为。

28、 270kg。 0068 4) 多道次的直线拉拔管坯至 19.050.9mm 此时的变形率为 89。 0069 此铝包铜管的铜的重量与总重量比为 36.8， 平均比重为 3.74， 仅为铜管的 42。 0070 根据本实施例所制造出来的铝包铜管长度长， 变形率高， 铜铝接合面冶金结合稳 定， 成本低， 外管为无缝的铝管， 产品质量高， 实用性高， 将此管再进行退火、 高效管羽片成 型， 可用作热交换器的高效传热管。 0071 实施例 2 ： 0072 1) 采用连续挤压机挤压 602.5mm 的铝管直管， 材质为纯铝， 挤压时在线矫直， 铝管长度 200m， 采用行星轧制的方法制备无缝铜盘管，。

29、 规格为 501.5mm。 0073 2) 清刷铝管直管内表面。 0074 3) 将铜管开卷矫直后外表面刷毛在线直接穿入铝管， 制成铝包铜管的管坯。 0075 4) 将铝包铜管坯扩管至 613.9mm。 0076 5) 进行多道次的连续直拔、 盘拔和退火后加工至 9.520.4mm 最后软化退火制 得成品。 说 明 书 CN 102284549 A CN 102284558 A6/6 页 8 0077 根据本实施例所制造出来的铝包铜管， 铜层厚度相对于整个铝包铜管的厚度为 36， 重量比为 63， 平均比重为 4.9， 仅为铜管的 55， 管材的变形率是 98.3， 单盘 管重约 640kg。。

30、本实施例使用无缝铜管且适当的增加了铜管的壁厚， 内层的铜管和外层 的铝管均无焊管焊缝， 在后道的拉拔过程中， 有效的避免了内壁漏铝现象的发生。上述 9.520.4mm 的管材经在线退火后作内螺纹成型， 可替代铜管用于空调热交换器的传热 管。 0078 综上所述， 通过本发明所提供的铝包铜管的制造方法， 由于铝管直管上没有焊管 焊缝， 所以能够很好的承受扩口、 弯管等机械加工而不会开裂， 另外因为使用了超长大口径 的铝管直管可以用来制造超长大盘重的铝包铜管， 又由于后道次的减径减壁加工和退火， 使得铜铝界面的冶金结合稳定， 适合批量生产。 0079 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102284549 A CN 102284558 A1/1 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 102284549 A 。