首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工业综合论文 > 工业技术论文 > T2M内齿型管无收缩加工的关键技术和装备分析

T2M内齿型管无收缩加工的关键技术和装备分析

2020-09-03 493 上传者：管理员

摘要：分析空调器中的零部件换热器用T2M内齿形管胀管加工关键技术,使用机械胀管加工工艺对T2M管进行胀扩,使T2M铜管与铝箔翅片紧密接触,有效地进行热交换。普通胀管后T2M内径加大,相应的横截面积也增大,体积等同情况下,管的长度尺寸就会补偿横截的加大面积,铜管长度就会收缩。研究的装备对工件上端铜管用锁紧结构锁紧,下端U形座采用下拉式反锁机构固定,保证换热器铜管长度不收缩,并且可同时进行180o旋转双向加工杯型口,整套换热器减少T2M铜管用量5%左右。

关键词：
T2M铜管
工程技术
换热器
收缩率
胀管
加入收藏

空调器换热器(两器:蒸发器、冷凝器)是由铝箔翅片和铜管组成,因此铜管是换热器重要组成部分之一,其质量直接影响换热器的换热效果。换热器的主要加工工艺部分就是把铝箔与铜管之间紧密连接,该加工工艺就是消除两者间的缝隙,有效地进行热量传递。消除T2M传递管与铝箔传热片之间缝隙,主要是通过机械式胀管装备实现。

中国是全球空调器研发、制造生产基地,全球80%的空调器来自中国。然而T2M铜管是空调器的主要生产原材料,它受市场影响价格波动很大,直接导致空调器的生产成本增加。近年来一线生产人工短缺,特别是技能人才招工难,急需研发空调器配件智能加工装备。空调器部件铜管加工类型常有:铜管的开料、弯管加工(小U形、长U形、空间三维形)、扩口加工、缩口加工、长U形胀管加工、管凸台形加工、盘管加工、旋压管加工、管焊接等。然而无论是光铜管还是齿形铜管加工常出现以下缺陷:开料切割有毛刺、弯管时有扁管起皱、扩缩口有裂管、胀管有收缩等现象,直接影响到空调器的产品质量[1,2]。

本文作者主要对空调器关键零部件蒸发器、冷凝器中T2M长U胀管、管端扩口、翻边加工及装备进行研究。

1、T2M内齿形管胀管分析

目前空调器生产企业的两器(蒸发器、冷凝器)都采用机械胀管加工生产,通过胀管杆及胀管杆端部胀管球对T2M管进行胀扩,胀管后T2M管内径增大,与铝箔翅片紧密接触,有效进行热交换。但是普通胀管后T2M内径加大,管径加大后对应的横截面积也相应增大,在T2M铜管相同体积情况下,管的长度尺寸就会相应来补偿横截的加大面积规格,这样T2M铜管长度就会收缩,即长度变短,也就是T2M铜管收缩[3]。

换热器(两器:蒸发器、冷凝器)常用T2M铜管外形示意详见图1。

图1截面T2M铜管外形示意

空调换热器(蒸发器、冷凝器)T2M铜管常用规格尺寸见表1。

1.1 换热器长U胀管率计算

T2M铜管在胀管后,各种管径管收缩率一般在4%左右,即长度会缩短4%,这样整个换热器规格相应就会变小,热交换面积也减小,直接影响空调器的制冷量或制热量。在增大内径和外径情况下,壁厚减薄控制法计算公式如下:

Hω=D1−D′−G′D′×100%Ηω=D1-D′-G′D′×100%

式中:Hω为减薄壁后计算的胀管率(%);D1为胀管后T2M管径的实际测量外径尺寸(mm);D′为未胀管时T2M管孔径实际测量内径尺寸(mm);G为T2M管外径与铝箔翅片间隙(mm)。

1.2 T2M铜管胀管率与胀接关系测试验证

试验采用进口的电动胀管机(具有可调档次转速)、显示值数字控制仪。T2M管直径采用外直径分厘卡器进行测量,内径采用百分数来测量计算。进行测试试验,胀管率会随着胀接(铜管外径与铝箔翅片接触)扭矩的增大而增大,在扭矩达到某一些特定值时,铜管的胀管率会相应出现比较强的离散性,它们在一些特定的情况下之间会形成一定的相关性[4]。当管内径受到胀杆挤压时,T2M管道的内壁壁厚也会随着胀杆推进而变化,即会变薄;当内壁受到挤压力越来越大时,T2M管道壁厚会相应变得越薄,这样胀管率也会增大,然而管的长度相应会缩短。对胀管率Hω与脱拉力之间的关系进行试验验证,得出胀管率与胀接(铜管外径与铝箔翅片接触)参数关系如图2。

图2胀管率、胀接参数关系

1.3 胀紧度测试

根据行业信息,采用强制式胀管所需胀头比目前普通胀管的胀头要大0.03～0.05mm,为此项目组在用强制式胀管胀制试验品时分别使用了ϕ6.75、ϕ6.78、ϕ6.8mm等3种规格的胀头进行试验。通过对胀管后的铜管外径分别测试180个数据,发现ϕ6.75、ϕ6.78、ϕ6.8mm3种规格单边胀紧度平均分别为0.0405、0.051、0.0538。测试数据如图3所示。

通过数据分析,强制胀头ϕ6.8mm的胀紧度比其他两种高。

图3ϕ6.75、ϕ6.78、ϕ6.8mm3种规格胀头胀紧数据

2、T2M内齿形管无收缩装备研究

通过上述分析研究了胀管率与胀接之间的关系,对T2M内齿形管无收缩装备进行研究。此装备采用多轴数控技术,实现180°工位转换、工件高度尺寸规格可调整、胀紧度、杯口成型的全自动化一体化加工设备,是生产高品质翅片式热交换器的胀接专用设备,一个工作循环内完成胀管、扩口翻边一体化工艺。

2.1 上端锁紧固定结构研究

在保证长度不收缩的情况下,T2M铜管的壁厚减薄,此装备采用上管端锁紧装置(见图4)。采用管口弹簧钢材料锁紧装置,管口钢材弹簧夹杆是在两端的油缸推力作用下,使夹头外套向下伸出,外套作用于弹夹头(4条开槽型结构),从而夹紧两器的上端部铜管。

图4上端管锁紧机构

2.2 胀管下拉式锁紧固定机构研究

换热器T2M铜管的上端部分采用液压推力锁紧机构,下端U形管部分采用气缸推力作用下拉锁扣式U形管座锁紧装置固定,保证在胀管加时长度方向不收缩,可以节省铜管5%左右。该装置(见图5)特征在于具有基座及安装在上面的锁紧装置,底座上部设计成与两器长U管部分配合的凹槽,当放置加工件时,向下稍施加压力,就能使连杆张开,带动锁钩连杆向下拉,这样工件下端固定并锁紧。胀管装置是由胀球、胀杆、马鞍座、夹爪套、夹爪组成。该装置保证了长U铜管的长度收缩率,比现有加工铜管材料的装备节约用量约5%[5]。

图5下拉式固定铜管结构示意

2.3 端部扩口器的加工研究

为了换热器一次性完成加工,防止两器在周转过程中倒片损坏,在胀管加工完成后,固定操作台设计为可180°旋转工位,进行上端部扩口、翻边加工,从而把端板固定好。控制器具有自动扫描检测定位功能,下次生产相同规格产品无需再设置参数,具有记忆功能,且冲头数量增加为4组,效率提高4倍。

两器管端扩口成杯形,外径尺寸规格范围:ϕ7～ϕ19mm,加工的两器铜管质量不得缩颈、内皱、U形口内凹、开裂等;杯形成型尺寸控制以ϕ9.52mm规格为例,加工后的尺寸规格如图6所示。

图6杯形口成型示意

3、焓差测试验证空调器性能

焓差测试验证使用无收缩管加工的换热器对空调器性能影响。根据国标GB/T7725《房间空气调节器》能力、能效测试要求,以KF-32G/W的机型为例,分别取5件用T2M铜管无收缩加工的蒸发器及冷凝器,进行能力、能效测试。焓差室能力、能效按T1测试工况要求(如表2),进行测试。

空调蒸发器要求:5组采用无收缩胀ϕ6.8mm规格胀头,另外5组采用有收缩胀管ϕ6.75mm规格胀头。实验测试机型采用KF-32G/W,115V,60Hz。蒸发器型号1110050155,1.8mm片距,亲水铝箔。经焓差测试,无收缩/有收缩的蒸发器测试能力及能效结果对比见表3。

通过测试结果,无收缩胀管增大了换热面积,能力达3174W,能效EER达2.89W/W,结果明显高于有收缩胀管的蒸发器的空调器能力、能效。

4、小结

空调器的关键零部件蒸发器、冷凝器的质量换热效果直接影响能力、能效,T2M无收缩胀管后的铜管内外直径扩大,长度不变,其整体铜管与相接触的铝箔翅片换热面积增大,换热效率增加。其装备采用多轴数控技术,实现180°工位转换、工件高度调整、胀紧度、杯口成型,一个工作循环内完成胀管、扩口的工艺过程。以往换热器需要周转进行多道加工工序才能完成,该装备能一次成型,避免了换热器倒片。其创新点就是无收缩率,大幅降低了铜管的材料用量,节约了资源,提高了产品性能。

参考文献：

[1]熊立贵,杨湘洪.换热器铜管高效集成加工技术装备研究[J].机床与液压,2018,46(4):45-48.

[2]熊立贵,李壮志,李飞龙.全自动精确扫描两器管端加工机的开发研究[J].机电工程技术,2015,44(10):84-87.

[3]张飞,查盛松,潘娜,等.强制式胀管技术研究与应用[J].科技与企业,2013(11):293.

[4]贾甲,李炅,钟志锋,等.管翅式换热器胀接参数对换热器性能的影响[J].低温与超导,2018,46(3):64-68.

[5]郭强,张德龙,苏辉,等.可膨胀波纹管膨胀试验系统及工艺研究[J].地质装备,2018,19(1):25-27.

熊立贵,涂志刚,蔡昭华.T2M内齿型管无收缩加工关键技术及装备研究[J].机床与液压,2020,48(16):32-35.

基金:《现代智能装备研发应用技术协同创新中心》“创新强校”基金项目(2019KDCQ04-05).