文/山東亨圓銅業(yè)有限公司 隋長芬

超薄壁銅管退火工藝研究

文/山東亨圓銅業(yè)有限公司 隋長芬

Study on annealing process of Ultra-thin wall copper tube

本文研究的超薄壁銅管指的是壁厚≤0.3mm的紫銅管，這種壁厚的銅管主要是作為空調(diào)的主管來使用的。通常情況下銅管在使用中要經(jīng)歷：開卷放線—矯直—定尺切斷—彎管—穿管—脹管—擴(kuò)口等一系列加工過程，最后還要和他零部件一起加工成換熱器后進(jìn)行打壓試漏。因此對銅管的物理性能和使用性能的要求都是比較高的，即：銅管不僅要有良好的塑性以利于加工成型，并最大限度地降低脹管擴(kuò)口裂和打壓漏的幾率；還要有合適的硬度和剛性，以保證放線時銅管不打折、向鋁箔孔內(nèi)穿管順利和傳遞轉(zhuǎn)運(yùn)時不變形等。為使產(chǎn)品能夠具有這些良好的性能，其關(guān)鍵就是銅管的退火工藝。為此我們專門針對這類銅管的退火展開了試驗和研究工作。這里將φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三種銅管的研究過程總結(jié)分享如下。

一、超薄壁銅管在用戶使用時發(fā)生的問題

φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、和φ8.8×0.28三種規(guī)格的產(chǎn)品在使用過程中，用戶反映的問題就是銅管在開卷放線時容易打折和出現(xiàn)扁管現(xiàn)象。初開始我們認(rèn)為可能是用戶的設(shè)備、工裝或者操作有問題，而不是銅管本身性能不合適。但經(jīng)過現(xiàn)場使用跟蹤檢查和進(jìn)一步分析，最后確定造成問題的原因應(yīng)當(dāng)是銅管的性能不合適所致，也就是說是銅管偏軟了，抗彎能力力不夠而容易造成打折和扁管現(xiàn)象。

二、超薄壁銅管退火工藝試驗研究過程

φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、和φ8.8×0.28的銅管壁厚本來就很薄，而且生產(chǎn)時有的管子壁厚是下偏差，所以實際壁厚就更薄。而這樣薄壁的銅管產(chǎn)品在按常規(guī)的產(chǎn)品退火工藝進(jìn)行退火生產(chǎn)時，產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和延伸率等性能指標(biāo)雖然都屬于正常范圍之內(nèi)，用戶使用時的生產(chǎn)條件和受力狀態(tài)都沒有發(fā)生改變，但由于銅管產(chǎn)品的壁厚與常規(guī)產(chǎn)品相比薄后明顯減薄了，實際上就造成了抗彎折能力的下降，直觀的感覺就是銅管偏軟。其結(jié)果就可能容易發(fā)生放線打折和扁管問題，而且向鋁箔孔內(nèi)穿管時也可能產(chǎn)生不順暢問題。這就是產(chǎn)品的使用性能不好。為了保證銅管有良好的加工塑性以利于脹管和擴(kuò)口不裂、不漏，而且又具有良好的剛度和硬度，只有在銅管的性能上作文章，進(jìn)行退火工藝研究比較試驗。

我公司銅管退火設(shè)備為井式爐，為了和其他銅管產(chǎn)品正常的退火生產(chǎn)工藝盡量保持一致，以利于大批量生產(chǎn)的組織，采取的整個工藝試驗方案主要是改變退火的溫度和保溫時間，而其他工藝參數(shù)、方法和過程保持不變。

第一次退火工藝試驗方案：確定退火溫度480℃，保溫時間50分鐘。

試驗φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三個規(guī)格的產(chǎn)品，退火后取樣測試的機(jī)械性能結(jié)果如下：

抗拉強(qiáng)度：σb=233～250MPa ,

延伸率：δ=42.5～45%。

從機(jī)械性能上看與原來退火的工藝所生產(chǎn)的銅管的性能（σb=232～247MPa ,δ=42.5～47.5%。）沒有大的差異，抗拉強(qiáng)度整體提高很少。產(chǎn)品發(fā)用戶試用后，原來存在的打折等問題仍未明顯改觀。

第二次退火工藝試驗采用兩個方案同時進(jìn)行。

方案一：確定退火溫度：460℃，保溫時間：50分鐘。

試驗φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三個規(guī)格的產(chǎn)品，退火后取樣測試的機(jī)械性能結(jié)果如下：

抗拉強(qiáng)度σb=246～259MPa , δ=42.5～45%;

從機(jī)械性能上看與原來退火溫度500℃，保溫時間50分鐘的工藝所生產(chǎn)的銅管的性能相比抗拉強(qiáng)度明顯提高，延伸率仍然在比較好的范圍之內(nèi)。

方案二：確定退火溫度440℃，保溫時間60分鐘。

試驗φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三個規(guī)格的產(chǎn)品，退火后取樣測試的機(jī)械性能結(jié)果如下：

抗拉強(qiáng)度σb=252～266MPa , δ=40.5～45%;

從機(jī)械性能上看與原來退火溫度500℃，保溫時間50分鐘的工藝所生產(chǎn)的銅管的性能相比較，抗拉強(qiáng)度明顯提高比較多，但延伸率下限值已接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限，偏離了理想?yún)^(qū)間。

第二次退火工藝試驗兩個方案的產(chǎn)品在用戶使用情況：

將第二次試驗的兩個方案的產(chǎn)品同時發(fā)用戶進(jìn)行試用和比較，兩個方案的產(chǎn)品在放線時均沒有發(fā)生打折問題，彎管、轉(zhuǎn)運(yùn)、向鋁箔孔內(nèi)穿管以及脹管擴(kuò)口等都順利，但使用退火溫度440℃，保溫時間60分鐘的工藝生產(chǎn)的銅管在彎管和脹管擴(kuò)口工序感覺稍微偏硬了一些。

三、超薄壁銅管退火工藝的確定

通過兩次共三個試驗方案對φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、φ8.8×0.28三種規(guī)格產(chǎn)品的退火工藝試驗和用戶的使用，以及對產(chǎn)品機(jī)械性能的檢測結(jié)果來比較，采用退火溫度460℃，保溫時間50分鐘的退火工藝所生產(chǎn)的超薄壁銅管產(chǎn)品，其抗拉強(qiáng)度σb=246～259MPa ,使得銅管的硬度有了一定的提高，避免了放線打折問題，管子成型后的剛性有所提高，有利于轉(zhuǎn)運(yùn)和穿管；延伸率δ=42.5～45%，仍然保持了比較好的加工塑性，保證脹管和擴(kuò)口不裂不漏，總體評價綜合性能是最好的。因此我們最終將壁厚≤0.3mm的銅管的退火工藝確定為：退火溫度460℃，保溫時間50分鐘。該退火工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)市場各用戶的大批量使用，一直反映綜合性能良好，受到用戶的好評。

四、結(jié)束語

薄壁銅管特別是超薄壁銅管，作為用戶兩器產(chǎn)品的主要組成部分，其良好的綜合性能是非常重要的，不僅尺寸要均勻一致，而且必須要有一個科學(xué)合理的穩(wěn)定實用的退火工藝，這樣才能保證產(chǎn)品具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)良的綜合使用性能，這樣的產(chǎn)品才是真正的好產(chǎn)品。