汽車制動管新型制造工藝技術開發

孫其俊，李仕軍，黃國慶，劉艷東2

（1.邦迪管路系統有限公司技術中心，河北秦皇島066000；2.河北科技師范學院，河北秦皇島066004）

汽車制動管新型制造工藝技術開發

孫其俊1，李仕軍1，黃國慶1，劉艷東2

（1.邦迪管路系統有限公司技術中心，河北秦皇島066000；2.河北科技師范學院，河北秦皇島066004）

開發一種汽車制動管路系統的雙層卷焊管（邦迪管）高速連續軋制釬焊工藝，成功縮短了生產制造邦迪管材的工藝流程；產品生產技術及生產設備高度自動化連續運行，在提速增加產能的基礎上降低了單位產品的原材料消耗，同時還降低了生產過程中的能源消耗，減少了碳排放量與生產過程對環境產生的影響。

邦迪管；感應加熱；高速連續釬焊

0　引言

20世紀20年代，美國工程師哈里·邦迪先生經過多年潛心研究，發明了一種滿足汽車工業需要的新型鋼管，這種鋼管就以他的名字命名為邦迪鋼管。邦迪管又稱銅（釬）焊鋼管或雙層卷焊管，是用高性能精密鍍銅鋼帶經由專用軋機卷制成雙層管，然后進入還原性氣氛的釬焊爐通過鋼帶上銅的熔化將緊密貼合的雙層管壁釬焊為一體而成。

在傳統的電阻爐加熱釬焊過程中，需使用以瀝青、炭黑、有機溶劑等為主要成分的助焊劑，幫助管材軋制后低速通過釬焊爐導管過程中均勻吸收輻射熱以達到釬焊效果。隨著管材表面軋機油和助焊劑被加熱后燃燒，會產生大量的煙霧、粉塵和各種可吸入顆粒物，導致作業環境持續嚴重污染和職業健康危害風險。另外生產過程能源消耗較大，生產工人勞動強度較高。同時由于軋制速度與釬焊速度相差懸殊，管材軋制成型后需定尺切斷再分批通過釬焊爐，然后逐根首尾連接后涂覆表面防腐涂層，最終成品管材使用時需將連接接頭部分去除，這部分會產生1.5%～2%的額外管材廢品損失。

隨著科技的發展和技術的進步，進入21世紀以來，為滿足汽車主機廠降低生產成本及擴大產能的要求，在及時保質保量供貨的同時響應國家節能減排號召，作者確立了邦迪管生產制造技術改進和創新的目標：縮短生產工藝流程，減少原材料及能源消耗，提高產品市場競爭力，為環保做貢獻。經過長期的探索和嘗試，開創性地實現了生產線速度110 m/min（管材規格4.75 mm×0.7 mm）連續軋制釬焊換卷不停機，管材質量水平和成材率大大高于傳統釬焊生產方式，滿足不同類型顧客的需求，更好地與顧客對接，在提高產品市場競爭力及企業經濟效益的同時，最大限度地減少資源及能源消耗，實現綠色環保的生產制造工藝技術。

1　工藝流程

邦迪管高速連續軋制釬焊生產線工藝流程示意圖見圖1，用到的開卷機和鋼帶對焊設備見圖2。

開卷工藝過程和主要設備為：鋼帶經由開卷機進入活套儲帶裝置，儲帶裝置確保鋼帶換卷接續過程中生產過程保持高速連續運行，鋼帶換卷接續通過一套鋼帶對焊設備自動完成。

管材軋制。主要設備為由鋼帶導向、坡口輥、成型輥和精軋輥組成的可調速高精密軋機組（見圖3）。在速度編碼器的控制下實現高速狀態下勻速軋制、成型，確保管材內外縫搭接平滑過渡、結構尺寸（管徑、壁厚、圓度等各項指標）符合要求。

感應加熱釬焊設備。由一系列感應加熱設備通過紅外測溫儀分區檢測控制感應加熱功率，進而調控感應加熱溫度，實現管材連續高速釬焊。通過釬焊溫度的實時精確控制，確保管材機械性能均勻一致，相比傳統的電阻爐釬焊工藝加熱過程更加平穩高效。

冷卻。主要設備是一條內通氮氫混合保護氣的循環水套冷卻管道和冷卻管道末端連接的水冷箱。

渦流探傷檢驗和自動剪切分選系統。采用德國 EDDYCHEK渦流探傷儀對焊接質量進行連續監控，針對高速、連續雙層焊管產品優化的探傷參數設置確保對各類軋制、釬焊過程缺陷及時有效的探測和標記。為實現缺陷自動剪切，探傷儀檢測線圈針對缺陷信號做出的反饋將被轉換成信號顯示在屏幕上，也將同時傳遞給剪切分選系統，切管機收到信號后自動完成缺陷切除操作。

2　關鍵工藝技術

與傳統邦迪管生產線相比，高速連續釬焊生產線以整體剛性連接的運行方式替代了單機分步的柔性聯合生產線的運行模式，任何部位的故障都會導致整個生產線停線，這對整個生產線來講要求做到低故障率，所以技術環節是需要重點保障的前提。

通過第一、第二精軋輥和芯棒的作用，鋼帶最終被軋制成雙層管。管子內徑大小取決于鋼帶厚度和芯棒突處的直徑。理想狀態下芯棒突起的中心應正好位于精軋輥的中心線上（見圖5），為此項目組成員創新性地將渦流探傷磁化器應用到芯棒尾部位置探測上，通過精確探測軋制過程中芯棒尾部位置變化再折算成芯棒突起的中心位置，實時監控并調節芯棒位置，確保芯棒突起的中心始終精確處于精軋輥上、下輥中心線處，從而提高了軋制精度和管材質量。

該工藝采用感應加熱方式，利用性能優異的德國進口感應加熱設備及德國INPACT紅外測溫儀進行有效的溫度檢測和加熱單元輸出功率自動控制，實現4.75 mm直徑雙層管的生產運行設計速度110 m/min連續穩定焊接，而目前國內現有連續焊接生產線速度一般在20 m/min以內。高速、連續焊接工藝產品性能完全達到傳統的電阻爐釬焊焊接質量要求，同時加熱和冷卻過程更加平穩，溫度控制更加精確，產品機械性能均勻一致。不同釬焊方式管材加熱/冷卻過程溫度曲線見圖6。

3　問題解決經驗

與傳統生產線相比，連續生產線以整體剛性連接的運行方式替代了單機組成的按工藝順序間斷生產的運行模式，這就要求生產線運行速度匹配與從原材料到成品管材的整體張力控制必須精確穩定。為防止產品在生產過程中因張力的原因導致的拉伸與變形，作者分別設置了鋼帶和管材的張力控制系統。在活套儲帶器處設立了鋼帶張力控制系統，目的是使鋼帶在運行過程中避免松弛而產生纏繞。

由于高速運行的管材在連續感應加熱釬焊過程中對張力的變化非常敏感，張力過大會導致局部微裂紋的出現，影響管材性能。通過創新設計的恒扭矩張力控制和調整裝置配合管材張力自動在線監控，確保整個系統的速度匹配和管材張力變化保持理想狀態，實現了全過程的高速連續平穩運行。管材張力控制調節裝置設定在盤管機前，通過張力的變化控制盤管機的轉速以達到張力的相對恒定，從而保證產品的質量。如圖7所示，生產線張力是由擺臂來調節的。擺臂上安裝有旋轉編碼器或線性值傳感器，根據擺臂或傳感器的位置，結合擺臂的擺動頻率控制上盤筒電機的轉速從而實現張力相對恒定。當張力超過設定的極限值后，剪切裝置得到一個剪切指令，針對過高拉力的那段管子，那段長度將會整段被剪切裝置剪斷。

4　結束語

全新高速連續釬焊雙層管制造工藝技術在高速運行狀態下的連續開卷、連續釬焊、連續自動分選，實現了管材制造工藝高度自動化。先進的產品制造工藝技術及設備的應用，在生產提速、增加產能的基礎上降低了單位產品的原材料消耗和人工生產成本，同時在生產過程中還減少了能源消耗，消除了污染環境的有毒有害物質的使用，減少了碳排放量與生產過程對環境產生的影響，實現經濟效益增長的同時，為保障和改善環境及產業可持續發展做出了貢獻，完全符合國家鼓勵發展科技創新的國策，符合節約資源、能源及環保的戰略。

采用這一創新工藝技術，改造升級現有傳統的雙層管生產工藝技術及設備，能夠最大限度地降低產品生產成本，使汽車制動、燃油管系統材料及產品生產更環保、更多地節約資源、能源。項目的成功研發和量產應用，實現了在不增加固定資產投資、減少人力資源的情況下擴大產能并降低生產成本，滿足客戶需求的同時提高了產品市場競爭力，開創了汽車關鍵零部件制動、燃油系統材料及產品生產的全新綠色制造技術，極大地推進了國內汽車零部件制造業在該領域的技術進步，是作為汽車管路基材的邦迪管生產加工工藝的全新升級，具有良好的應用發展前景。

【1】李仕軍，孫其俊.高速、連續焊接雙層管工藝技術.國家科技成果，2014.

【2】陳明洪，孫其俊.汽車制動管專用帶及工藝技術.國家科技成果，2009.

Development of New Manufacturing Technology for Automotive Brake Tubes

SUN Qijun1，LI Shijun1，HUANG Guoqing1，LIU Yandong2
（1.Bundy Fluid Systems Co.，Ltd.，Qinhuangdao Hebei 066004，China；2.Hebei Normal University Of Science&Technology，Qinhuangdao Hebei 066004，China）

The high-speed continuous brazing technology for double wall brazed tube（Bundy tube）applied in automobile braking pipeline system was developed，so the Bundy tube manufacturing process was shorten.With highly automated operation of production equipments and technology，on the basis of speeding up and increasing capacity，raw material consumption per unit of products was reduced，also the energy consumption in the production process was reduced with lower carbon emissions and less impact of the environment.

Bundy tube；Induction heating；High-speed continuous brazing

2015-05-29

孫其俊（1971—），男，學士，高級工程師，主要從事產品技術開發和質量管理工作。E-mail:qjsun@cn.tiauto.com。