一种铜铝双金属复合管及其模具挤压成型方法

摘要

一种铜铝双金属复合管，内层管材为Al，外层管材为CuAl8，铜铝双金属复合界面为冶金结合；其模具挤压成型方法是，在液压机上通过热装工艺对内、外层管坯模具挤压成型，成型前先预热外层管坯和内层管坯，再将内层管坯装入外层管坯内，然后装入模具并通过凸模在液压机挤压块的作用下使双金属管材挤压成型，待外层金属冷却收缩后实现两种金属的复合。本发明的优点是：复合管的外层铜合金导电导热性能好，内层铝耐腐蚀性好；其模具挤压成型方法采用热装，工艺简单、易于实施，而且挤压成型模具结构简单，易于制造；该复合管与纯铜管比较重量轻、价格低，特别适用于空调等制冷设备中的冷凝管及输送管，具有非常广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及双金属复合管及其制备工艺，特别是一种铜铝双金属复合管及其模具挤压成型方法。

背景技术

双金属管材广泛用于石油化工、机械制造、电力、造船、造纸、海洋开发和原子能应用等工业技术领域。铜铝双金属复合管是一种性能优良和应用广泛的双金属管材，其外层的铜合金具有优良的导电导热的性能，其内层为纯铝具有优良的耐腐蚀性能，与纯铜管比较重量轻、价格低，特别适用于空调等制冷设备中的冷凝管以及输送管。

铜铝双金属复合管通常采用挤压方法成型，在挤压成型中由于铜铝两种金属管坯的变形抗力相差较大，内层金属管坯常常产生破裂，从而影响双金属管材的质量，特别是双金属管材挤压出口的结合强度。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种铜铝双金属复合管及其模具挤压成型方法，该复合管强度高，其挤压成型模具结构合理且工艺简单、易于实施。

本发明的技术方案：

一种铜铝双金属复合管，内层管材为Al，外层管材为CuAl8，铜铝双金属复合界面为冶金结合。

所述铜铝双金属复合管的壁厚为3mm，长度为50-120 mm。

一种所述铜铝双金属复合管的模具挤压成型方法，在液压机上通过热装工艺对厚度不同的内层管坯与外层管坯进行模具挤压成型，模具挤压成型前先预热外层管坯使其膨胀，再将有过盈量且预热后的内层管坯装入外层管坯内，然后装入模具并通过凸模在液压机挤压块的作用下使双金属管材挤压成型，待外层金属冷却收缩后实现两种金属的复合。

所述内层管坯与外层管坯的厚度比为1.3-2.1。

所述热装工艺中内层管坯铝的预热温度为小于280℃，外层管坯CuAl8的预热温度为670-900℃。

所述内层管坯的过盈量为0.01-0.1mm。

所述模具由凸模、凹模和芯棒构成，凸模为圆环型柱体，其中心设有通孔；凹模为圆筒型柱体，其中心设有通孔，凹模通孔的内径与凸模的外径滑动配合；芯棒的前部为锥体、中部和后部均为圆柱体，芯棒和凹模的轴向中心线为同一直线，锥体的前端设有圆柱体竖直段，凸模和承接压力的挤压块均套装于芯棒中部的圆柱体上并与圆柱体滑动配合，芯棒后部的圆柱体为固定端并与芯棒固定板固定。

所述芯棒锥体的锥角为65-75°，锥体前端竖直段的高度为3-10mm，芯棒中部圆柱体的直径为20mm，芯棒的锥体部分和中部圆柱体部分的高度之和为80-150㎜，固定端圆柱体的直径为12 mm、其长度比芯棒固定板的厚度小2.8-5mm。

本发明的工艺中，内层管坯的厚度大于外层管坯的厚度，以保证在挤压过程中较软的纯铝不发生破裂；外层管坯CuAl8的挤压初始温度的设定原则是高于内层管纯铝的熔点并小于自身的熔点温度，而且根据内层管坯外径的大小而有所变化，以实现双金属管材界面的冶金结合；模具芯棒前部的锥体，是为保证内层坯料纯铝不发生破裂，其前端的竖直段，是在保证挤压出口的双金属管材结合强度的同时，又对其挤出制品起到矫直的作用。

本发明的优点是：铜铝双金属复合管的外层铜合金具有优良的导电导热的性能，内层纯铝具有优良的耐腐蚀性能；其模具挤压成型方法采用热装的方法实现双层金属管材的紧密结合，工艺简单、易于实施，挤压成型模具结构简单，由于芯棒设有锥角和伸直段，保证在挤压过程中较软的纯铝不发生破裂；内、外管坯不同的挤压温度实现其界面的冶金结合，提高了双金属管材的结合强度；铜铝双金属复合管与纯铜管比较重量大约降低70％，价格降低了10～20％，特别适用于空调等制冷设备中的冷凝管以及输送管，而且具有非常广泛的应用前景。

附图说明

图1为模具芯棒结构示意图。

图2为该复合管在模具挤压成型时组装结构示意图。

图中：1.芯棒     2.凹模    3.内层管坯    4.外层管坯。

5.凸模     6.液压机挤压块。

具体实施方式

实施例：

一种铜铝双金属复合管的模具挤压成型方法，该复合管在模具挤压成型时组装结构如图2所示，制备的铜铝双金属复合管的内径为32mm、壁厚为3mm、长度为66 mm，在型号为YB32-63A（公称压力为63t）的液压机上通过热装工艺对厚度不同的内层管坯3 Al与外层管坯4 CuAl8进行模具挤压成型，其中内层坯料3的内径为20mm、外径为31.1mm、壁厚为5.5 mm，外层坯料4的内径为31mm、外径为38mm、壁厚为3.5mm。模具挤压成型前先对外层管坯4和内层管坯3分别在加热炉中进行预热，加热炉型号为SX₂-4-10,天津市中环实验电炉有限公司生产，额定温度为1000℃，外层管坯4预热温度为675℃，内层管坯3的预热温度为260℃，将内层管坯3装入外层管坯4内，然后装入模具，具体做法是：将热装好的两种金属管坯首先从芯棒1末端也就是细端插入，放置在芯棒1的指定位置，然后将带有双金属坯料的芯棒1从凹模2下端送入凹模2的挤压腔内，然后放入凸模5，最后将芯棒1固定在芯棒固定板上，芯棒固定板通过螺钉与凹模固定，凹模通过螺钉和销钉与工作台固定。液压机的压力作用于液压机挤压块6，凸模5在液压机挤压块6的作用下使双金属管坯在凹模2内产生较大的塑形变形并挤压成型，待外层金属冷却收缩后实现两种金属的复合。

该实施例中，模具芯棒1，如图1所示，其锥体前端竖直段的高度为5mm、直径为32mm,芯棒中部圆柱体的直径为20mm，芯棒的锥体部分和中部圆柱体部分的高度之和为100㎜，固定端圆柱体的直径为12 mm、长度为30mm；凹模2的内径为38mm、外径为96mm、高度为100mm；凸模5的内径为20mm、外径为38mm、高度为15mm；液压机挤压块6的内径为20mm、外径为36mm、高度为138mm。