徐華敏，吳 禮，曾延琦

（1.江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096；2. 江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司，江西 南昌 330096）

1 引言

TP2銅管廣泛應用于空調(diào)等制冷行業(yè)的蒸發(fā)器、冷凝器、連接管件［1-3］，是空調(diào)的主要部件之一，質(zhì)量好壞直接影響空調(diào)的使用質(zhì)量、使用壽命。盤拉是內(nèi)螺紋和光面銅盤管生產(chǎn)過程中的主要工序之一，生產(chǎn)是否順行決定整個生產(chǎn)的穩(wěn)定，盤拉生產(chǎn)過程中常見的產(chǎn)品缺陷主要包括尺寸不符、劃傷、機械性能不良［4］。

“劃傷”是連鑄連軋法生產(chǎn)TP2銅管盤拉工序過程中的一種常見的產(chǎn)品缺陷，也是無法完全杜絕的一種缺陷，一直困擾銅管生產(chǎn)企業(yè)。“劃傷”缺陷不僅僅影響了盤拉工序的產(chǎn)量、質(zhì)量，對后工序也會造成不同程度的影響。根據(jù)銅管生產(chǎn)特點，越到后工序，銅管的管徑越細，在盤拉工序產(chǎn)生的“劃傷”逐漸變小、變長，輕微的“劃傷”缺陷在成型工序減徑拉伸過程中可以逐漸消除，但是嚴重的“劃傷”缺陷在后道工序無法消除，在檢驗、精整渦流探傷可探出表面“劃傷”缺陷，從而產(chǎn)生產(chǎn)品報廢，若未探出或漏探時流轉(zhuǎn)到兩器生產(chǎn)流程中，會導致擴口開裂或內(nèi)漏，給生產(chǎn)的正常運行帶來嚴重的影響。因此，分析和控制盤拉“劃傷”對于提升銅盤管的產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的意義。

2 “劃傷”的特征分析

2.1 “劃傷”形貌分析

連鑄連軋法生產(chǎn)TP2圓盤精密銅管的主要生產(chǎn)流程為水平連鑄→銑面→軋制→聯(lián)拉→盤拉，根據(jù)產(chǎn)品的類別分別進入在線退火、內(nèi)螺紋成型或直接水平纏繞、成品退火等，盤拉是TP2精密銅管生產(chǎn)的主要工序，也是承前啟后的關鍵工序，成品的產(chǎn)量、質(zhì)量均與之緊密相連。

由于盤拉工序?qū)儆诙嗟来卫?，依不同的盤拉銅管坯的尺寸，往往在盤拉工序要經(jīng)過5道次甚至7道次不等的圓盤拉伸，但是每道次拉伸的原理均一樣，如圖1所示，均是根據(jù)需要拉拔的銅管外徑、壁厚選擇適當?shù)耐饽：托绢^，銅管坯的內(nèi)外均分別通過內(nèi)膜油和外膜油在內(nèi)外摸的作用下實現(xiàn)減徑減壁的目的。

圖1 盤拉拉伸示意圖

盤拉TP2銅管坯在生產(chǎn)過程中，處于與芯頭、外模接觸性工作外，還與模具箱、導輪、卷筒等相接觸加工，因表面磨損、潤滑不良或工藝不當均可能產(chǎn)生表面劃傷，通過對盤拉銅管坯表面劃傷進行觀察分析，盤拉銅管坯的“劃傷”主要包含內(nèi)壁劃傷、外壁劃傷、粗拉道等，如圖2(a)(b)(c)所示。盤拉銅管坯的“劃傷”主要成長條狀。

圖2 盤拉管坯“劃傷”現(xiàn)象

2.2 “劃傷”對后續(xù)加工的影響

根據(jù)以上對“劃傷”的特征進行分析，盤拉管坯“劃傷”在后道工序難以消除的情況下，將在后續(xù)“兩器”加工擴口中因“劃傷”受力不均勻而導致擴口開裂［5］，如圖3(a)(b)箭頭所示。如果“劃傷”不處于端口處，處于“兩器”片的中間段，在充氮試壓的過程中易造成泄漏，如圖4(a)(b)所示。擴口開裂、中間內(nèi)漏都將影響后工序加工，增加了銅管的報廢。

圖3 擴口開裂

圖4 內(nèi)漏

3 “劃傷”的原因分析

通過前面的分析得知，“劃傷”呈細條狀，是在高速拉伸過程中因銅管坯在拉伸過程中與受損的模具、工裝等硬物件點接觸而形成，尤其是在潤滑條件不良的情況下較為明顯。經(jīng)觀察、分析，盤拉管坯“劃傷”的產(chǎn)生原因主要包括以下幾個方面。

3.1 模具

盤拉TP2銅管坯主要采用游動芯頭和拉伸外模組合成套的拉拔模具，目前使用較多的模具材質(zhì)是YG6硬質(zhì)合金。在盤拉拉伸過程中，模具要承受較高的壓應力和摩擦力。另外，由于芯頭與銅管內(nèi)壁、銅管外壁與外模均存在劇烈的摩擦，而這種摩擦熱使模具表面和銅管表面產(chǎn)生瞬間熱，從而很容易使模具造成損傷［6］。常見的模具缺陷主要包括環(huán)溝、豎道、掉塊，如圖5(a)(b)(c)所示。

圖5 盤拉拉伸模具缺陷

模具表面出現(xiàn)了環(huán)溝、豎道、掉塊的時候，在生產(chǎn)過程中易造成銅管坯表面“劃傷”，根據(jù)缺陷深淺，對其進行拋光處理，如果缺陷嚴重將報廢。

另外，銅管拉伸模具包括入口區(qū)、潤滑區(qū)、壓縮區(qū)、定徑區(qū)、出口區(qū)五個區(qū)域，當潤滑區(qū)角度偏小、長度偏短，這都將導致銅管拉伸過程中潤滑不良，從而導致盤拉表面“劃傷”。

3.2 潤滑

TP2銅管坯生產(chǎn)拉伸過程中，芯頭、外模的工藝潤滑對保證銅管坯表面質(zhì)量、尺寸精度以及拉伸生產(chǎn)的穩(wěn)定進行都具有非常重要的作用。孫建林等［7］認為，潤滑油的粘度、油膜強度、濃度都將影響銅管拉伸過程中的效果。潤滑油的粘度、油膜強度、濃度不夠，將使銅管在盤拉拉伸過程中銅管與芯頭、模具之間產(chǎn)生干拉，從而使瞬間熱劇烈上升，從而造成盤拉銅管坯內(nèi)外表面的“劃傷”。

要確保潤滑效果良好，另外一個方面要保證潤滑油的潔凈度。在盤拉拉伸過程中，內(nèi)膜油一般是從整桶油中抽取，并采用注射器等裝置注入銅管內(nèi)，與外界接觸，注入器、油槍、油桶等帶有雜質(zhì)而污染潤滑油，帶入銅管坯，產(chǎn)生內(nèi)表面“劃傷”。外膜油是整箱循環(huán)使用，拉伸過程中易產(chǎn)生微量銅粉，流入外膜油箱，污染外膜油，拉伸過程中，銅粉壓入銅管坯與外模之間，從而造成銅管坯管外“劃傷”。

3.3 工裝

TP2銅管盤拉是接觸式加工，除了與芯頭、外模接觸外，還與模具墻、導輪、壓緊輥、卷筒、料框等工裝接觸，因TP2紫銅本身的物理性能，再加之拉伸速度、高速運轉(zhuǎn)等因素，導致銅管坯與損傷或粘銅的工裝（如圖6(a)(b)(c)箭頭所示）接觸時，造成盤拉TP2銅管坯“劃傷”。

圖6 損傷/粘銅工裝

4 解決措施

根據(jù)前面的分析，要避免盤拉銅管坯的“劃傷”，要在模具、潤滑、工裝等方面進行管理，保證各環(huán)節(jié)都精準控制、穩(wěn)定、完好，主要有以下幾個方面：

（1）要確保芯頭、模具表面無粘銅、無破損，應定期對芯頭、模具進行維護保養(yǎng)，減小材料的疲勞，定期打磨、拋光芯頭、模具。另外要確保芯頭、模具潤滑區(qū)的良好，保證有充足的內(nèi)膜油、外膜油，對銅管內(nèi)外面進行潤滑，確保潤滑的良好性。

（2）要確保內(nèi)膜油、外膜油的粘度、油膜硬度、油脂濃度，定期將油品進行指標檢測。根據(jù)油品的使用特性，定期更換油品，另外要確保油品不帶入其他雜質(zhì)，不被外界污染。

（3）要定期對導輪、壓緊輥、卷筒等工裝進行檢查，表面輕微缺陷的要打磨、拋光，確保表面的光潔度，另外要確保工裝的穩(wěn)定性，使銅管坯在拉伸過程中平穩(wěn)，減少振動。

5 結(jié)論

“劃傷”是圓盤拉伸生產(chǎn)TP2銅管坯的一種常見缺陷，對成品銅管（光面銅管、內(nèi)螺紋銅管）產(chǎn)品質(zhì)量、綜合合格率造成極大的影響，并嚴重影響銅管在空調(diào)中的質(zhì)量，甚至影響空調(diào)的使用壽命，通過科學分析，找出其產(chǎn)生的原因。

（1）造成“劃傷”的實質(zhì)原因是銅管在盤拉拉伸過程中與異常模具、工裝的摩擦、潤滑不良、異物帶入拉伸中與銅管坯接觸等原因造成，通過日常觀察在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品檢查是可以發(fā)現(xiàn)的。

（2）通過加強日常點檢，潤滑油的定期檢驗、更換，工裝的打磨、拋光，模具的優(yōu)化等，“劃傷”是可以得到有效控制的。