摘要:為了能夠有效地提高空調(diào)的生產(chǎn)質(zhì)量，本篇論文在開展的過(guò)程中對(duì)空調(diào)熱交換器鋁翅片沖壓開裂進(jìn)行研究與分析，同時(shí)也針對(duì)導(dǎo)致空調(diào)熱交換器鋁翅片沖壓開裂的因素提供了相應(yīng)的解決措施和改進(jìn)方法，從而使得鋁翅片的綜合力學(xué)性能和沖制成型性能到了大幅度的提高。
關(guān)鍵詞:空調(diào)鋁合金箔;力學(xué)性能;退火工藝;成型性
引言：我國(guó)人民生活水平的快速提高使得空調(diào)器在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用更加廣泛。空調(diào)系的廣泛應(yīng)用不僅逐漸取代了電風(fēng)扇的地位，而且也成為人們調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的主要措施，并且空調(diào)器的廣泛應(yīng)用也大力推動(dòng)了我國(guó)空調(diào)兩器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。熱交換器在空調(diào)機(jī)中發(fā)揮了極其重要的作用，并且空調(diào)器在制作過(guò)程中最常使用的是空冷室翅片管式熱交換器。為了能夠有效地確保空調(diào)器的生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在對(duì)空調(diào)器質(zhì)量進(jìn)行評(píng)測(cè)的過(guò)程中需要從其制冷功能、效比、噪音等多方面進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。
1 翅片沖制成型方式
在翅片成型早期制作的過(guò)程中一般會(huì)采用深沖型，但是翅片沖制成型方式為了能夠有緊跟鋁箔減薄化的發(fā)展，后期采用了滾輪旋轉(zhuǎn)的沖制成型方式。并且為了能夠有效地確保吃翅片沖制成型能夠滿足商業(yè)發(fā)展的需求，在后期做的過(guò)程中各個(gè)模具廠家之間相互幫助、共同進(jìn)步,最后逐漸實(shí)現(xiàn)了兩種翅片沖制成型方式，分別是改進(jìn)后的旋轉(zhuǎn)上下刀，彎曲加工方式。并且這兩種翅片沖制成型方式是目前空調(diào)兩器廠家在制作過(guò)程中最常采用的制作方式。這兩種類型的制作方式的詳細(xì)工藝路線如下圖一所示：
翅片刀是有板厚為0.5-1.0mm的刀片重貼構(gòu)成，刀片的外周形狀是齒狀的，而且削尖了、旋轉(zhuǎn)上下刀，從左側(cè)插入鋁材料，彎曲加工和天窗切斷加工同時(shí)進(jìn)行，這就是翅片刀加工。空調(diào)箔向減薄、高強(qiáng)度、高成型性、高換熱性和高耐腐蝕性方向發(fā)展。作為空調(diào)箔生產(chǎn)廠家,必須了解空調(diào)翅片成型過(guò)程中的關(guān)鍵指標(biāo),以及它們與空調(diào)箔的性能和質(zhì)量的相關(guān)性,才能生產(chǎn)出適應(yīng)各種需求的空調(diào)箔產(chǎn)品。
2沖制過(guò)程中受力及變形分析
翅片在沖制過(guò)程中不同部位會(huì)受到來(lái)自不同方向的壓力導(dǎo)致發(fā)生變形，最后會(huì)形成模具沖制出來(lái)的翅片形狀。專業(yè)人員為了能夠徹底弄清楚翅片在沖制過(guò)程中所承受的力以及力對(duì)形狀產(chǎn)生的影響狀況，對(duì)翅片在沖制過(guò)程中所承受沖床凸模和凹模產(chǎn)生的力進(jìn)行了研究與分析。翅片上的鋁箔在凸模和凹模的法蘭區(qū)域會(huì)受到橫向的拉應(yīng)力和切向的壓應(yīng)力，翅片說(shuō)長(zhǎng)壽不同方向的力會(huì)使其產(chǎn)生伸長(zhǎng)和壓縮的變形。鋁箔會(huì)在凹模的拐角處受到橫向的拉伸應(yīng)力，橫向的拉伸應(yīng)力不僅會(huì)導(dǎo)致鋁箔出現(xiàn)塑性彎曲，而且也會(huì)使其厚度減小。鋁箔經(jīng)過(guò)凹模彎角后，會(huì)發(fā)生反向彎曲，彎曲側(cè)壁受軸向拉伸成為應(yīng)力傳送區(qū)。鋁箔在凸膜拐角處會(huì)發(fā)生塑像彎曲和鏡像拉伸，并且鋁箔在凸膜處的厚度發(fā)生的變化最大，重視可能會(huì)出現(xiàn)縮頸。如果鋁箔所承受的徑向壓力比其屈服強(qiáng)度要大，鋁箔在涂抹拐角處可能會(huì)發(fā)生拉裂的現(xiàn)象，并且靠近凸模底部的鋁箔發(fā)生拉裂的可能性，比其他部位的要大。
鋁箔翅片在變薄拉伸時(shí)發(fā)生的形狀變化如下圖2所示。鋁箔翅片在變薄拉伸時(shí)及內(nèi)外表面的摩擦力的方向具有不同的性質(zhì)，并且外表面的摩擦力可以使得鋁箔翅片變薄的部位側(cè)壁的拉應(yīng)力增加，而外表面的摩擦力會(huì)使變薄部位側(cè)壁拉應(yīng)力減少，從而會(huì)使的鋁箔翅變的拉伸變化更加明顯。
將重置好的鋁箔翅片放在顯微鏡下進(jìn)行觀察與測(cè)量。圖3展示的是鋁箔翅片在顯微鏡下橫向截面的圖片。
通過(guò)測(cè)量得出在翻邊變形量達(dá)到最大(達(dá)到28.93%至32. 36%)時(shí),變形量較大,受力較復(fù)雜造成凸模彎角處即翻邊部位發(fā)生縮頸,是翻邊處在沖制時(shí)易出現(xiàn)裂邊的主要原因。如果同等條件不變的情況下,提升鋁箔的屈服強(qiáng)度,在沖制發(fā)生變形時(shí)，凸模彎角處發(fā)生變形時(shí)應(yīng)力低于鋁箔的屈服強(qiáng)度，則不會(huì)發(fā)生縮頸,就不會(huì)發(fā)生翻邊時(shí)造成的開裂問(wèn)題。
3改善鋁箔性能的試驗(yàn)方案
經(jīng)過(guò)一系列的研究與分析，但針對(duì)某企業(yè)所提供的厚度為為0.097 mm、型號(hào)為8011A-H24鋁合金箔所反饋的規(guī)格為FPI18翅片出現(xiàn)的翻邊開裂缺陷進(jìn)行了研究與分析，這樣針對(duì)鋁合金薄翅片所存在的缺陷對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改革，以確保所生產(chǎn)的鋁箔性能能夠滿足市場(chǎng)需求。經(jīng)過(guò)反復(fù)地研究與分析，在鋁箔勝能改善的過(guò)程中可以采用退火熱處理工藝，從而能夠有效的將翅片沖孔翻邊開裂問(wèn)題進(jìn)行解決。
3.1試驗(yàn)鋁箔合金成分
對(duì)型號(hào)為8011A鋁合金箔的生產(chǎn)公藝改善和創(chuàng)新的過(guò)程中，將鋁箔合金的成分進(jìn)行了全面的分析，詳細(xì)的鋁箔合金成分表如下表1所示。
3.2生產(chǎn)工藝路線
鋁箔合金在生產(chǎn)的過(guò)程中有一條工藝路線是將成品進(jìn)行一次退火處理。為了能夠有效地將鋁箔合金的性能進(jìn)行改善，在生產(chǎn)工藝創(chuàng)新的過(guò)程中需要將退火處理創(chuàng)新為一次均勻化退火，并且一次性均勻退貨，需要在鋁箔合金形狀完成之后進(jìn)行成品退貨。詳細(xì)的生產(chǎn)工藝如下圖四所4所示。
3.3工藝改進(jìn)結(jié)果討論
本次實(shí)驗(yàn)在開展的過(guò)程中通過(guò)采用在鋁箔合金生產(chǎn)過(guò)程中加入中間退火來(lái)將所生產(chǎn)的鋁箔合金的綜合性能進(jìn)行有效的改善。鋁箔合金的綜合性能全面測(cè)評(píng)與分析數(shù)據(jù)如下表2所示。在金箔生產(chǎn)的過(guò)程中增加中間退火工藝可以有效地改善鋁箔的抗拉強(qiáng)度和延伸率，并且鋁箔生產(chǎn)過(guò)程中加入的退火工藝還可以使得杯突值產(chǎn)生的影響作用不大。除此之外，在鋁箔合金生產(chǎn)的過(guò)程中加入退火工藝還可以使得其屈服強(qiáng)度大幅度提高。鋁箔合金工藝改善前后的性能變化以拉伸曲線圖的形式展示出來(lái)，詳細(xì)的數(shù)據(jù)變化如下圖5所示。
從拉伸曲線圖我們可以得出，在對(duì)成品進(jìn)行退火工藝處理的過(guò)程中鋁箔拉伸曲線變化比較平穩(wěn)沒(méi)有太大的變化幅度，這意味著鋁箔變形過(guò)程中各個(gè)性能存在的差異較大，并且且幅度也呈現(xiàn)出了不同程度的變化。在工藝改進(jìn)之后鋁箔拉伸曲線圖沒(méi)有出現(xiàn)比較明顯的屈服拐點(diǎn)。雖然鋁箔合金的屈服強(qiáng)度得到了明顯的改善，但是其在生產(chǎn)的過(guò)程中仍存在著一些開裂風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)于8011A鋁合金空調(diào)箔，在生產(chǎn)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)質(zhì)合金再結(jié)晶和第二項(xiàng)的大小、分步進(jìn)行加強(qiáng)控制，可以使得合金的強(qiáng)度和塑性得到明顯的改善。通過(guò)得到的錯(cuò)堆積模型，我們可以知道，臨近晶粒為錯(cuò)開動(dòng)時(shí)結(jié)晶上應(yīng)力的大小與為錯(cuò)堆積群的大小成正比例關(guān)系。
除此之外，第二象限也具有兩面性的特點(diǎn)。晶粒粗細(xì)不均勻會(huì)導(dǎo)致第二項(xiàng)在增加變形的過(guò)程中出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。假如變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生額外的附加應(yīng)力力，就會(huì)導(dǎo)致鋁箔合金材料的可塑性下降。但是如果第二象限是呈現(xiàn)出彌散分布的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)，那么就會(huì)對(duì)位對(duì)錯(cuò)位的經(jīng)歷起到釘扎作用。因此可以得出的結(jié)論是，阻礙位錯(cuò)的滑移、質(zhì)點(diǎn)越細(xì)小，所生產(chǎn)的鋁箔合金的可塑性強(qiáng)度就越高，那么金屬在發(fā)生變形時(shí)其均勻性和協(xié)調(diào)性可以得到明顯的改善，進(jìn)而使得咳縮性大幅度提高。
鋁合金箔在生產(chǎn)的過(guò)程中需要進(jìn)行軋制處理。軋制處理會(huì)使得金箔中的經(jīng)歷發(fā)生拉長(zhǎng)變化，從而形成纖維組織。在纖維組織形成之后需要進(jìn)行加工硬化處理，退貨時(shí)，隨著生產(chǎn)工藝所加的溫度的升高，就會(huì)再次進(jìn)行恢復(fù)與結(jié)晶變化。而只進(jìn)行成品退火時(shí)，合金組織是變形纖維組織發(fā)展的后體，所以合金組織上面會(huì)有再結(jié)晶核。經(jīng)過(guò)一系列的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在鋁合金箔生產(chǎn)的過(guò)程中其可以在原有的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)之上運(yùn)用鋁箔沖制，鋁箔沖制的結(jié)果如下表三所示。
4結(jié)論
通過(guò)這篇文章我們可以知道，鋁合金箔翅片在沖制的過(guò)程中會(huì)存在很多的問(wèn)題，從而導(dǎo)致所生產(chǎn)的鋁翅片并不能夠滿足市場(chǎng)的需求。為了能夠使得鋁合金箔翅片的各方面綜合性能能夠滿足市場(chǎng)的需求，就需要針對(duì)鋁合金薄翅片在生產(chǎn)過(guò)程中存在的不足提出一些改進(jìn)措施，從而錯(cuò)失及生產(chǎn)工藝的發(fā)展。為了能夠使得充制出的翅片的質(zhì)量較好，可以提高其對(duì)模具的適應(yīng)性以及在冷軋與箔軋工序之間增加中間退火。
參考文獻(xiàn)：
[1]李高林,唐偉.3102鋁合金空調(diào)箔成品退火工藝優(yōu)化研究[J].輕合金加工技術(shù),2019,47(04):24-26.
[2]韓冬瑞,黃天順.空調(diào)熱交換器用鋁合金箔片熱處理工藝研究[J].熱加工工藝,2016,45(12):230-232+236.
[3]梁文濠.軟管連接法在中央空調(diào)鋁合金散流器安裝中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2015(09):55-56.
[4]段瑞芬.3102鋁合金空調(diào)箔的生產(chǎn)工藝研究[J].輕合金加工技術(shù),2010,38(06):19-22.