AL單、雙金屬翅片管的軋制工藝

■萬(wàn)學(xué)東 ■江蘇煤炭地質(zhì)勘探一隊(duì)，江蘇 無(wú)錫 214063

1 翅片管的分類(lèi)

翅片管是構(gòu)成各種熱交換器的核心元件，根據(jù)翅片管的復(fù)合形式可分為:單金屬翅片管和雙金屬?gòu)?fù)合翅片管;根據(jù)翅片分布可分為:內(nèi)翅片管和外翅片管;根據(jù)翅片管加工方式可分為:繞片式翅片管、套片式翅片管、和軋制式翅片管。由于軋制式翅片管的結(jié)構(gòu)緊密、傳熱性能好、整體剛性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。

軋制式單金屬翅片管由單金屬整體軋制而成，常見(jiàn)的有鋁翅片管、銅翅片管、不銹鋼翅片管等，這種翅片管無(wú)接觸熱阻，強(qiáng)度高，耐熱震和機(jī)械振動(dòng)，熱膨脹性能好，具有可觀的擴(kuò)展換熱面。

軋制式雙金屬?gòu)?fù)合翅片管是兩種金屬管經(jīng)過(guò)復(fù)合后再軋制出翅片，常見(jiàn)的有銅鋁復(fù)合翅片管、鋼鋁復(fù)合翅片管、銅鋼復(fù)合翅片管等，這種翅片管具有結(jié)合緊密，熱阻小，傳熱性能好、強(qiáng)度高、防腐蝕性能強(qiáng)、在長(zhǎng)期冷熱工況下不易變形、工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

2 軋制設(shè)備及原理

2．1 軋制設(shè)備

我廠生產(chǎn)的GJ－66B金屬翅片管軋機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，操作方便，有三種機(jī)型，可分別軋制基管為 Φ8～Φ15，Φ12～Φ25，Φ25～45，，翅片高為1mm～16mm，片距為1mm～8mm的單、雙金屬翅片管，以及節(jié)距為30mm以?xún)?nèi)的波紋管、波節(jié)管。整體結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 GJ－66B金屬翅片管軋機(jī)

2．2 軋制刀片

軋制刀片為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，在初次使用時(shí)沒(méi)有正反面之分。每付刀由三組參數(shù)和數(shù)量相同的刀組成，每組刀按由小到大順序排列，處在同一位置的刀片具有互換性。軋制不同片距、片高的翅片管，應(yīng)選用相應(yīng)的刀片。

2．3 軋制原理

GJ－66B金屬翅片管機(jī)的軋制原理如圖2所示。

調(diào)節(jié)三個(gè)刀架Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的高低使三組刀片成等邊三角形分布，且內(nèi)切于基管，在軋制過(guò)程中只需通過(guò)上下移動(dòng)刀架Ⅰ即可實(shí)現(xiàn)退刀、進(jìn)刀。

逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)刀架Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ使刀片軸中心線(xiàn)與軋制管中心線(xiàn)成一定傾斜角度，傾角與翅片管的螺旋角相同。軋制過(guò)程中通過(guò)刀片的旋轉(zhuǎn)與摩擦力使軋制管自動(dòng)做軸向進(jìn)給，同時(shí)通過(guò)刀片和基管組成的空腔擠壓出翅片。

3 軋制過(guò)程

本文以軋制翅片外徑為Φ57mm，基管外徑為Φ25mm，翅片片距為2.3mm的鋼鋁復(fù)合翅片管為例，簡(jiǎn)單介紹從設(shè)備調(diào)整到軋制出合格翅片的過(guò)程。

圖2 軋制結(jié)構(gòu)原理

3．1 設(shè)備調(diào)整

3．1.1 刀架角度調(diào)整

刀架角度的大小對(duì)翅片管延伸率、翅片管外徑形狀及片距大小有很重要的影響。角度越大，片距相應(yīng)越大，鋁管延伸率越大，同時(shí)刀片受力越大;角度小則片距變小延伸率變小。外徑Φ45以下翅片管，角度大小對(duì)外徑的影響較小;大外徑翅片管，角度過(guò)大或過(guò)小都會(huì)引起外徑波浪高低。三個(gè)位置的刀架角度必須方向一致，任何一個(gè)相反，均軋制不出翅片管。

松開(kāi)刀架嵌套上的螺栓，逆時(shí)針?lè)较蜉p微撥動(dòng)刀架，調(diào)到角度2°06 ˊ左右，鎖緊嵌套螺栓。角度刻度原理與萬(wàn)能角度尺原理一致，嵌套上每小格1°，弧形板上每小格6ˊ。

3．1.2 放差位圈

差位圈是軋制翅片管過(guò)程中重要部件之一，差位在三刀軸上放置順序?yàn)?順時(shí)針?lè)较?，?刀架Ⅰ)、中(刀架Ⅱ)、薄(刀架Ⅲ)，放置順序不能變。按照放置順序差位圈的厚度數(shù)值差為1/3刀片厚度。軋制不同片距翅片管，必須更換相應(yīng)的差位圈。

3．1.3 裝刀片

根據(jù)我們要軋制的翅片管選用相應(yīng)的刀片，在此我們選用厚度為2.1mm，外徑為100mm，肩徑為63mm的刀片。

按照由小到大的順序依次將刀片裝入刀軸，檢查無(wú)誤后再放入隔套、鋼套、掛腳、鎖緊螺母。鎖緊螺母一定要鎖緊，否則在軋制過(guò)程中會(huì)引起刀片的竄動(dòng)現(xiàn)象影響翅片管質(zhì)量。

按照同樣的方法將其他兩組刀片裝好。裝好的結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 軋制變形過(guò)程

3．2 調(diào)配冷卻液

在軋制工作時(shí)，刀片與鋁管的摩擦及冷軋變形會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，嚴(yán)重影響了翅片管質(zhì)量和刀片使用壽命，為了保證熱量的散失、減少阻力要選用冷卻液進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑。

冷卻液必須選擇專(zhuān)用乳化油，按照軋制經(jīng)驗(yàn)乳化油稀釋濃度為30%左右，冷卻液濃度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致翅片管失形或飛不高。

3．3 軋制翅片管

鋁管必須選擇專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)用于軋翅片鋁管的廠家，鋁質(zhì)越純?cè)胶?，鋁管擠壓密度越高翅片越易飛高，含有雜質(zhì)或擠壓鋁管機(jī)噸位不夠，都可能造成翅片高度達(dá)不到要求或局部開(kāi)裂等現(xiàn)象。在本實(shí)驗(yàn)中選擇外徑36mm，壁厚5mm的鋁管，將鋼管襯套在鋁管內(nèi)，鋼管的長(zhǎng)度要比鋁管稍長(zhǎng)一些，因?yàn)樵谲堉七^(guò)程中鋁管會(huì)延伸出來(lái)。

先開(kāi)冷卻水泵，再開(kāi)啟主電機(jī)，送鋁管的時(shí)候手要把鋁管拿平，防止鋼管碰到刀片后損傷刀片。對(duì)于厚壁鋁管，為了能夠順利起頭，通常在鋁管起頭一端進(jìn)行倒角。

軋制出的翅片管要進(jìn)行翅片外徑、翅片距、鋁管延伸率等項(xiàng)目的檢測(cè)。

AL單金屬翅片管軋制過(guò)程與復(fù)合翅片管軋制不同的是，單金屬管軋制時(shí)鋁管內(nèi)襯一根固定的芯棒拉桿，在軋制過(guò)程中芯棒始終被固定在刀片的位置，這樣可以防止刀片的下壓而引起的鋁翅片管縮孔現(xiàn)象。根據(jù)使用壓力的要求，單金屬翅片管的底部要留有一定厚度的金屬。

在長(zhǎng)期的軋制工作中我們得到如下經(jīng)驗(yàn):一般情況下，每毫米壁厚的鋁管軋制后翅片飛高3.00～3.4毫米，復(fù)合翅片管中鋁管的延伸率為15%～20%，鋁單金屬翅片管中鋁管的延伸率為12% ～15%。片距大小、角度大小都對(duì)鋁管的延伸有一定影響，片距大大則延伸率大，對(duì)于同一副刀片來(lái)說(shuō)角度增大會(huì)使片距增大、延伸率增大。

4 小結(jié)

從目前來(lái)看，由于整體軋制式翅片管各方面的優(yōu)點(diǎn)突出，在某些領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了套片式和繞片式，但是也逐步暴露出一些問(wèn)題，如:加工時(shí)使用的軋制油、清洗時(shí)使用的NaOH溶液會(huì)造成環(huán)境污染，軋制效率低，自動(dòng)化程度低，成本問(wèn)題等。隨著國(guó)外機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，鑲嵌式翅片管開(kāi)始誕生，其加工環(huán)境無(wú)污染，效率高，成本低，具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)性能，在某些領(lǐng)域已開(kāi)始取代軋制式。

［1］肖亞慶．謝水生．劉靜安．王濤．鋁加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)．北京:冶金工業(yè)出版社．2005．

［2］王必武．楊子謙．施廣森．高效節(jié)能翅片管的加工、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)．水利電力機(jī)械．2002(24)．