超薄壁銅管退火工藝研究

文/山東亨圓銅業有限公司 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的主管來使用的。通常情況下銅管在使用中要經歷：開卷放線—矯直—定尺切斷—彎管—穿管—脹管—擴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、向鋁箔孔內穿管順利和傳遞轉運時不變形等。為使產品能夠具有這些良好的性能，其關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分享如下。

一、超薄壁銅管在用戶使用時發生的問題

φ9.52×0.30、φ9.52×0.28、和φ8.8×0.28三種規格的產品在使用過程中，用戶反映的問題就是銅管在開卷放線時容易打折和出現扁管現象。初開始我們認為可能是用戶的設備、工裝或者操作有問題，而不是銅管本身性能不合適。但經過現場使用跟蹤檢查和進一步分析，最后確定造成問題的原因應當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品在按常規的產品退火工藝進行退火生產時，產品的抗拉強度和延伸率等性能指標雖然都屬于正常范圍之內，用戶使用時的生產條件和受力狀態都沒有發生改變，但由于銅管產品的壁厚與常規產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。其結果就可能容易發生放線打折和扁管問題，而且向鋁箔孔內穿管時也可能產生不順暢問題。這就是產品的使用性能不好。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，進行退火工藝研究比較試驗。

我公司銅管退火設備為井式爐，為了和其他銅管產品正常的退火生產工藝盡量保持一致，以利于大批量生產的組織，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、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、φ8.8×0.28三個規格的產品，退火后取樣測試的機械性能結果如下：

抗拉強度：σb=233～250MPa ,

延伸率：δ=42.5～45%。

從機械性能上看與原來退火的工藝所生產的銅管的性能（σb=232～247MPa ,δ=42.5～47.5%。）沒有大的差異，抗拉強度整體提高很少。產品發用戶試用后，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、φ8.8×0.28三個規格的產品，退火后取樣測試的機械性能結果如下：

抗拉強度σb=246～259MPa , δ=42.5～45%;

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

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、φ8.8×0.28三個規格的產品，退火后取樣測試的機械性能結果如下：

抗拉強度σb=252～266MPa , δ=40.5～45%;

從機械性能上看與原來退火溫度500℃，保溫時間50分鐘的工藝所生產的銅管的性能相比較，抗拉強度明顯提高比較多，但延伸率下限值已接近標準規定的下限，偏離了理想區間。

第二次退火工藝試驗兩個方案的產品在用戶使用情況：

將第二次試驗的兩個方案的產品同時發用戶進行試用和比較，兩個方案的產品在放線時均沒有發生打折問題，彎管、轉運、向鋁箔孔內穿管以及脹管擴口等都順利，但使用退火溫度440℃，保溫時間60分鐘的工藝生產的銅管在彎管和脹管擴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、φ8.8×0.28三種規格產品的退火工藝試驗和用戶的使用，以及對產品機械性能的檢測結果來比較，采用退火溫度460℃，保溫時間50分鐘的退火工藝所生產的超薄壁銅管產品，其抗拉強度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，有利于轉運和穿管；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。該退火工藝生產的產品經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、結束語

薄壁銅管特別是超薄壁銅管，作為用戶兩器產品的主要組成部分，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合理的穩定實用的退火工藝，這樣才能保證產品具有良好的機械性能和優良的綜合使用性能，這樣的產品才是真正的好產品。