程 顏，余 琪，2，楊 建，許鵬云

（1.江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096；2.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；3. 格林美股份有限公司，廣東 深圳 518101）

1 引言

TP2 銅又稱磷脫氧銅，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性，被廣泛用于制作冷連接管、熱交換用管及建筑用管等［1-2］。目前我國是全球第一大銅管生產(chǎn)、貿(mào)易和消費(fèi)國［3］。近年來，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，制造業(yè)不斷進(jìn)步，市場的競爭也越來越激烈，這也使得下游對TP2銅管的質(zhì)量要求提出了更高的要求。國內(nèi)外學(xué)者對TP2銅管進(jìn)行了大量的研究，也取得了一定的成果。

肖永通等［4］探討了不同狀態(tài)對TP2 銅管組織和性能的影響。倪雪輝等［5］利用有限元仿真技術(shù)研究了半圓、橢圓及關(guān)節(jié)3種芯桿結(jié)構(gòu)對薄壁銅管彎曲成形質(zhì)量的影響，半圓芯桿可有效降低管材的壁厚減薄率，橢圓芯桿有助于改善銅管彎曲處的截面形狀。魯海洋等［6］研究了工作溫度對 TP2 銅管組織與性能的影響規(guī)律。楊國富［7］研究了渦流探傷在銅管生產(chǎn)中的應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)。薛彥明等［8］研究了渦流探傷儀在內(nèi)螺紋銅管成型加工中的應(yīng)用，通過渦流探傷檢測內(nèi)螺紋銅管的缺陷，在缺陷處采用噴墨系統(tǒng)進(jìn)行探傷標(biāo)識，以便后續(xù)加工中挑選出有缺陷的銅管。

本文以Ф9.52mm TP2銅盤管為研究對象，針對TP2盤管探傷標(biāo)識的工作原理，分析探傷標(biāo)識的常見缺陷，研究標(biāo)識用墨水的成分、烘干溫度對標(biāo)識質(zhì)量的影響規(guī)律，優(yōu)化設(shè)計了探傷標(biāo)識裝置。

2 探傷標(biāo)識工作原理及常見缺陷

TP2銅盤管生產(chǎn)過程中因坯料、模具、工裝等影響會產(chǎn)生凹坑、氣孔、劃傷等不同的質(zhì)量缺陷，這些缺陷在后續(xù)加工應(yīng)用到空調(diào)等制冷設(shè)備內(nèi)會造成蒸發(fā)器、冷凝器的內(nèi)部泄漏，嚴(yán)重影響空調(diào)的使用壽命。在TP2銅盤管水平纏繞工序中需應(yīng)用渦流探傷儀，將此類有隱患的缺陷進(jìn)行標(biāo)識，以便在后續(xù)加工中挑出。

銅盤管水平纏繞機(jī)組是TP2銅盤管生產(chǎn)的關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括放線機(jī)構(gòu)、探傷儀、噴墨標(biāo)記裝置、烘干裝置以及收線裝置組成。銅盤管經(jīng)過渦流探傷儀，通過渦流感應(yīng)判定銅盤管缺陷，當(dāng)檢測到缺陷時，給出噴墨標(biāo)記裝置信號，啟動噴墨標(biāo)識裝置，完成銅盤管的缺陷標(biāo)記。

圖1 銅管纏繞機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

探傷標(biāo)識是將墨水噴在銅盤管的表面，為確保后續(xù)加工中標(biāo)識銅盤管的清晰，對標(biāo)識有明確的要求，如圖2所示，標(biāo)記長度大于1000mm，銅盤管的標(biāo)識面積超過3/4。因墨水質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、噴墨裝置等影響，會產(chǎn)生標(biāo)識不良的銅盤管，常見的標(biāo)識缺陷如圖3所示，主要有噴墨拖尾、噴墨面積不足、噴墨淡三種類型。

圖2 噴墨標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)示意圖

圖3 常見標(biāo)識缺陷

3 探傷標(biāo)識關(guān)鍵技術(shù)

3.1 墨水成分對標(biāo)識的影響

探傷標(biāo)識用墨水主要成分包含黑色素、高溫樹脂、丙酮和乙酸乙酯溶劑。各成分比例不同，對標(biāo)識有明顯的影響。為了研究標(biāo)識用墨水各成分對標(biāo)識質(zhì)量的影響，配置了不同配方的墨水在銅盤管水平纏繞機(jī)組上進(jìn)行試驗(yàn)，纏繞速度為350m/min，烘干溫度為220℃，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 成分對標(biāo)識質(zhì)量的影響

由表1可知，隨著黑色素比例的降低，標(biāo)識顏色逐漸偏淡，丙酮比例的增加，烘干速度不斷加快，黑色素的成分決定墨水顏色，丙酮成分決定墨水干的速度。為確保標(biāo)識顏色和干濕度的質(zhì)量，標(biāo)識用墨水成分按黑色素10%+高溫樹脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%的方案配置。

3.2 纏繞烘烤溫度對標(biāo)識的影響

在TP2銅盤管水平纏繞中，探傷標(biāo)識后銅盤管進(jìn)入烘干道，對墨水進(jìn)行在線烘干，烘干道的溫度對噴墨質(zhì)量有著直接的影響，為了研究烘干道溫度對標(biāo)識質(zhì)量的影響，選擇了不同的烘干溫度在銅盤管水平纏繞機(jī)組上進(jìn)行試驗(yàn)，纏繞速度為350m/min，墨水成分為黑色素10%+高溫樹脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 烘干溫度對探傷標(biāo)識的影響

由表2可知，隨著烘干溫度的增加，烘干速度不斷加快，當(dāng)溫度達(dá)到220℃時，達(dá)到探傷標(biāo)識質(zhì)量的要求。烘干是通過電加熱，溫度越高電耗也越高，綜合考慮銅盤管水平纏繞的能耗，烘烤溫度控制在220～230℃。

3.3 噴槍結(jié)構(gòu)對標(biāo)識的影響

噴墨標(biāo)記裝置是采用電磁閥控制探傷信號，通過壓縮空氣使墨水進(jìn)行霧化。裝置原始設(shè)計兩把噴槍與銅盤管垂直噴墨，存在質(zhì)量不穩(wěn)定的情況。為有效提升噴墨質(zhì)量，創(chuàng)新設(shè)計了噴槍結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)的噴槍為互成120°的三把噴槍，噴槍與銅管的相對位置由原來的垂直調(diào)整為45°角，如圖4、圖5所示。創(chuàng)新設(shè)計后改善了探傷標(biāo)識的質(zhì)量。

圖4 噴槍結(jié)構(gòu)

圖5 噴槍位置

4 結(jié) 論

（1）隨著黑色素比例的降低，標(biāo)識顏色逐漸偏淡；隨著丙酮比例的增加，烘干速度不斷加快。黑色素的成分決定墨水顏色，丙酮成分決定墨水干的速度。為確保標(biāo)識顏色和干濕度的質(zhì)量，標(biāo)識用墨水成分按黑色素10%+高溫樹脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%的方案配置。

（2）隨著烘干溫度的增加，烘干速度不斷加快，當(dāng)溫度達(dá)到220℃時，達(dá)到探傷標(biāo)識質(zhì)量的要求。烘干是通過電加熱，綜合銅盤管水平纏繞的能耗，烘烤溫度控制在220～230℃。

（3）創(chuàng)新設(shè)計了噴槍結(jié)構(gòu)。噴槍由兩把噴槍改為互成120°的三把噴槍，噴槍與銅管的相對位置由原來的垂直調(diào)整為45°角。創(chuàng)新設(shè)計后改善了探傷標(biāo)識的質(zhì)量。