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摘要：文章中介绍了内螺纹铜管的主要制造工艺与质量标准，也介绍了内螺纹铜管制造的重要质量管控环节与工艺技术措施，并阐述了内螺纹铜管生产、铸造加工等主要工艺技术和设备的发展方向。
关键词：内螺纹铜管；质量控制
市场的发展和金属工业的更新换代推动着铜加热行业的结构性调整，空调技术向小型化和高效率方向发展，因此必须采用热交换能力更好的金属铜管；而近年来，国内空调行业中已普遍采用了拥有比光管更高加热效率的内螺纹铜管，而内螺纹铜管的加热技术也随之引进国内，并逐步形成了一定生产规模；国内的生产厂家和科研单位，对内螺纹铜管传热原理与制造方法都有了很好的研究。该文重点论述了国产批量生产过程中的产品质量管理、常见问题与处理途径。
1国外内螺纹铜管的发展过程
随着中央空调生产技术的日益发达，对空调效果、节能环保的要求也愈来愈高。在20世纪70年代后期，国外也陆续研制出了新型内螺纹铜管圈和亲水性能的铝箔空调。与光滑管相比，内螺纹管的换热面积可增加2倍~3倍。交换效率提高20%~30%，节省15%。20世纪80年代，主要铜线圈制造商广泛认可的内螺纹线圈产品所占比例一般大于50%。内外螺纹线圈的开发和批量生产大约需要20年的时间。
2国产内螺纹的发展过程
20世纪80年代末，在各地陆续启动了空调生产线，以铜管为主要换热材料。而随着对环保要求的提高、新型制冷剂的广泛应用以及对成本的要求，人们又开始研究取代换热效率更高的铜管。20世纪90年代初和中期，国内的很多金属设备厂家和铜管生产商都对内螺纹铜管进行了研究和试验，并取得了一定的成果。它们都能在10m/min~20m/min的低速直线下拉伸内螺纹，并实现了批量生产，但没有达到铜管的批量高速制造技术。日本、朝鲜等国外虽已研制出了相对完善的设备和技术，但设备和技术的经济价值仍相对较高。所以，在此期间，进口内螺纹铜管设备已经成为空调厂家的主要选择。而此时，中国国内部分厂商虽然也花费了大量资金进口了一些设备，但是受到光管本身的品质问题和模具等原因的影响，中国国内内螺纹管设备批次不多。
90年代中期以后，江苏兴荣、北京京盛等国内设备制造企业加快了加工设备的开发研究，河南金龙、湖南广元、江苏明嘉利等铜管制造企业开始关注铜管的质量，这导致了我国螺纹铜管生产的快速发展。它可以生产合格的内螺纹管，无论是直线拉拔还是圆盘拉拔，无论是原始挤压法生成的管坯还是铸造法生成的管坯都陆续出现。
90年代后期，国内内螺纹铜管生产线开始批量复工，如漳州、湖坊、华坊、广东太平洋、浙江海亮等，设备技术日趋成熟。国内生产已经扩大，国内产品已经开始竞争。所有制造商都注意降低生产成本。内螺纹铜管3年内的内部销售价格为1×104万元，商品价格基本接近不含外币的成本。由于高生产成本和出口，外国制造商已开始减少生产。
内螺纹铜管的发展，经过了以下发展阶段：①山齿内螺纹管；②梯形沟槽内螺纹管；③小顶角内螺纹管；④细高齿内螺纹管。目前，国外已陆续引进高、细低齿型、齿顶进行沟通、双旋等内螺纹管材。
3国产管的优势和劣势
与国外产品相比，国产内螺纹管的生产成本较低，制造材料特别是材料供应所需的设备和人工成本较低，对国际国内市场做出了巨大贡献。在中国，铜管制造商也提供售后服务。但弱点是显而易见的，加工设备缺乏自动化，过度依赖操作人员和加工技术的质量，并未降低生产率和产品竞争力，尤其是削弱产品的稳定性，导致产品产量和稳定性降低。国内铜价的上涨也给制造商带来了一些成本压力。
4原材料的选取
内螺纹铜管的生产主管技术条件与空调相同，但不能统一的标准。价格一般由供需双方共同商定。内螺纹铜管和铜管生产企业都应该注意以下几点：
(1)外形尺寸公差。空调管道的外径公差和压力要求一般为+0.05mm和+0.20mm。内螺纹铜管一般张紧，定量外径公差和椭圆度影响不大。较大偏差可根据模具条件进行纠正。
(2)厚壁公差.厚度的公差过大，则会影响内螺纹铜管加工的稳定性和齿不平衡。成型后，管道的折叠尺寸变大，原材料厚度的允许范围比较严格，一般为0.02mm。当然，为了更好地降低光管装置的保证能力，它也有助于使用内螺纹加工和成型铜管，并且可以减小工件的厚度公差。
(3)涡流探伤。可以说涡流探伤及打标对内螺纹母管无太大意义，只不过作为供需双方的一种检验标准。例如，主螺旋管需要涡流检查。建议使用光滑管制造商生产的国产涡流检测器来识别主管道的损坏类型。内螺纹铜管处理对外部压力损坏不敏感，可以修复，但铜管可能因严重残留物、管头掉落等类型的损坏而中断。
(4)外观质量和清洁度。当氧化为黑色时，水印不会影响内螺纹铜管的加工，后续的光钝化可以去除轻微的氧化。如果管道中的杂质超标或严重氧化，会影响内螺纹铜管的齿和内螺纹的清洁度。
(5)用于内螺纹铜管加工的光滑管无划伤或异物。由于螺纹结构上有缺陷，在涡流检测过程中，如果没有旋转探头，很难检测到缺陷。
5精整与探伤
5.1内螺纹铜盘管精整工序的质量控制应当引起重视
近年来，随着节能环保要求的不断提高，高效电热内螺纹铜管已取代光滑铜管和热交换器内螺纹铜管的生产工艺不同于光滑铜管。光管是经多道次盘拉达到所需直径和壁厚后进行精整缠绕，铜管经过了二联拉或者三联拉再到5道次~7道次的盘拉加工。铜管获得了较大的塑性变形，但由于椭圆能力强、变形大、机加工后硬度高、表面硬度高、划痕多，形成划痕等缺陷的可能性也很小。内螺纹铜管在材料返回后通过旋转半导体管形成。因此，成型内螺纹铜管的热塑性变形速度非常低。而且冷加工后的硬度也很小，成型后需要精密缠绕的内螺纹管需要刮花、挤压甚至椭圆形，如9.52mm管，这比需要正确缠绕的光滑管、全光滑管和内螺纹铜管要多。
表面维氏硬度测量值分别为130和106.7。因此，决不能放松内螺纹铜管精绕的质量管理，因为内螺纹铜管的精绕与光管的精绕完全相同。应充分认识到，内螺纹铜管精加工和卷绕的质量管理是保证内螺纹铜盘光整管产品质量的重要环节之一。
5.2内螺纹铜管精整工序的质量控制要点
(1)清洁前，检查铜管的表面质量和主要尺寸，避免使用未完成的产品。
(2)为防止进料后材料阻力造成明显摩擦，请确认筐中的螺纹铜管已排出。
(3)确认控制摆的滚轮上是否有异物，以防损坏摆臂处的铜管。
(4)适当调整铜管与卷筒的距离，避免撞击铜管卷筒。检查各滚筒表面，防止铜管定期刮伤。
(5)检查所有引导孔，以保持引导孔通过区域的清洁。通孔由铜管的直径决定。通孔的直径通常比铜管的直径大0.1mm~0.2mm。
(6)为了防止铜粘附和铜管划伤，需要对滚轮滑块和滑块进行改进。
(7)为了检测在线旋转固定复合材料的100%坡口缺陷，采用进口的100%在线涡流检测仪转子。
检测装置在水平方向上具有高灵敏度，检测管道的凹坑、垂直缺陷等缺陷时会出现裂纹，也会发现杂质和漏洞。这些缺陷在固定线圈涡流探伤中遇到困难。如果折叠严重的伤口分布较广，可自动显示开口处的颜色缺陷和管道缺陷总数，以确保精确到此为止，在测长装置的操作过程中，始终检查喷嘴是否堵塞，喷嘴位置是否正确。
内螺纹铜管的精加工与传统的薄壁矿管没有太大区别。内螺纹铜管齿形均匀，表面光滑，涡流探伤噪声率高。无需选择特殊的探伤方法和孔型，但涡流探伤设备性能好，即速度适应性强。所有高速在线探伤都需要高噪声比和良好的缺陷识别能力，并注意精密加工过程中的探伤、误判等缺陷。
6光亮退火
良好的机械性能和进气口均为空气弯曲，有必要保证管路的膨胀储存。因此，退火后内螺纹铜管为230mpa~260mpa，晶粒度为0.015mm~0.030mm。根据TP2的物理性能与退火温度的关系，退火温度可设定为400℃~650℃，因此在退火处理前进行了大量的工艺试验，加热到450℃后，内螺纹铜管的性能达到最高值，同时保持45mim。
根据蒙特利尔国际公约，氟碳消耗量逐年下降，新制冷剂不断开发和使用，对铜管清洁度的要求越来越高。在退火的情况下，与光滑管相比，内螺纹铜管不利于残余油的排放，特别是在不进行管内高压吹扫时，铜管齿间的残余油难以排放，且大部分残余油留在管内。因此，采用0.6MPa~0.8MPa的N2+H2对高精度内螺纹铜管内壁进行高压吹扫，并排出残余油。
7质量检验的内容
(1)铜炉铸坯的化学成分、力学性能、粒度可分批取样，必须符合国家标准的标准：应全面检查铜管的外观和尺寸，以确保成型要求。
(2)通过观察加工后内油的颜色，观察铜管的内外表面缺陷。
(3)由于热量相同，必须至少取一批样品管进行机械性能、晶粒度和压力试验。并检查管内的清洁度。
7.1内螺纹坯管的质量控制措施研究与应用
高质量的内螺纹铜管表明，内螺纹的质量是确保铜管品质稳定性的最主要原因。内螺纹管复杂的运动形状和应力状态，需要拥有优异的侧壁质量、高精度的内室稳定状态和性能均匀性，并且要求较少的侧壁公差和偏心距，以降低缺陷。
(1)二联拉是解决内螺纹坯管壁厚公差精度和良好表面质量的关键。与国产管相比，冷轧管和单层抽屉管的厚度为0.30mm~0.50mm。0.10mm双拉丝工艺设计合理，纠偏能力强。双拉伸工艺显示了铜的良好塑性，改善了铜管拉伸后的状态，提高了铜管的表面光洁度，以及碰撞造成的表面缺陷(划痕)。这些难以检测的缺陷是通过上下材料和管道在拉拔时的缺陷检测来检测的。
(2)经盘拉加工水平缠绕后，内螺纹铜管的厚度偏差设置为±0.01mm或更小。
(3)在连续顺序卷绕过程中，采用人工线圈标记卷绕和PC控制的“缠绕”装置，实现了不同的功能。定径管的速度和张力自动控制同步系统距离螺杆表面20%，使内螺纹铜管呈椭圆形。
(4)为满足的环保需求，我们制定了内螺纹铜管的冲洗和吹扫工序，以确保高清晰度细化和内腔氟化。
7.2内螺纹管的成型机理和受力分析
复合型芯头螺旋+钢珠螺旋，和以往的大螺旋式芯头+小螺旋辊比较，有着如下优势：转轴摩擦小、变形体积小、芯头稳定性较好；可以实现高速旋转和平稳拉伸，径向金属的流动性很好，也可以产生高齿，但对旋压工具尺寸有严格要求。
高速电机自旋轴套，轴套钢球随轴套绕组管件而转动，同时运转。当高速电机转动至一定转数时，通过轴承转动钢球，使之的反向转速和旋转速度相同，铜管在成形后垂直前进，不转动。
7.2.1扭转变形
当半成品通过变形区时，管道表面受到铜材的旋转力和压缩力，剪切应力作用在接触部位，形成半成品状态。从整个区域到压缩区域的反向旋转以及从压缩区域到出口区域的反向旋转。材料的旋转换边变形是破坏管道表面质量的必要条件。这种变形会导致缺陷和应力集中。严重切割时可进行切割。半成品表面粗糙，这种变形会导致圆盘伸长的碰撞。当客户打开管内壁时，可能会出现伸长裂纹。目前，半成品的压缩速度高于管内的入口速度，且转速不等于转数，因此能够稳定旋转。当不可用时，芯头的受力面不平衡，无法从轴向和直径方向到达滚筒表面。
7.2.2受力分析
内螺纹铜管的形成与软管的拔出之间的主要区别在于空腔毛坯中心与内表面之间的摩擦。螺纹表面凹面和侧面的应力不同，应力属于三维空间分布。
芯头由管道旋转。除了轴向张力和正压力外，堆芯头部的堆芯还受到周向旋转扭矩的影响。同时，摩擦发生，阻止金属流向顶部金属，防止芯头旋转，增加成型过程中的拉力阻力。沿齿表面的部件可防止金属流至齿底部。
7.2.3成型过程中对坯管壁厚的要求
在成型过程中，芯的上半部分挤压到坯料管的内侧，因此金属从芯齿的两侧流动。内螺纹形状的扁肉为扁齿形，允许大壁的约束，由于附加应力的增加，在旋压过程中由于金属流动的抑制和不平衡变形而形成偏心，因此难以形成所需的齿指数。
7.3螺纹芯头的质量保证
国产螺纹芯头的制造受设备和材料的影响，芯头的加工精度偏差约为t0.005mm。但这种材质可以经久耐用。在同一个班次内产生断齿，导致形成过程中的斜齿、平齿、缺齿，以及内螺纹管的槽间距不同。优秀的内螺丝扣型芯加工精度和材料，是制造优质内螺纹铜管的关键。公司投入了数十万马克进口当今世界上最先进的精密数控磨床，由美国资深工程师操纵，以确认T的制造精度在0.0001μm之内。芯材选用从欧洲各国进口的高品质金属材料，保证了美制螺纹芯材的质量均匀性和稳定性，从而增加了芯材寿命和质量均匀性。
7.4成型拉拔润滑油选取与研究
形成过程是不断形成新表面的过程。与之相对应的，润滑性能材料必须具备一定的黏度和较高的油膜强度，并建立了润滑模型。同时，挥发性材料应该非常好，以实现在高温退火后内螺纹管表面的不平整、划痕、铜粉、氧化性、低残留和高清洁度。
在这方面。对国内九种润滑油开展了实验研究。热重分析：通过运动黏度和Pb值摩擦系数、酸值、寻点测试、动态过程试验等(润滑性、毛膜厚度等)的综合性能，并选用二负三种润滑剂以提高内部清洁指数，R134A为荣黛制冷剂。满足使用R410a和R407C时的需要。
7.5热处理过程的连续吹扫
为适应空调行业对内螺旋管质量的最高要求，我们不断提高了连续气体吹扫退火炉的设计水平，并提出了如下优点：先进的连续气体吹扫和保温系统，以保证有效温度，通过快速传热和粒度控制科伊尔的最佳光亮表面，并确保质量：取决于润滑剂的挥发性。制定了退火工序，以消除残留润滑剂，并使退火后的残留物量降至最低点。研制并使用了一套综合清洁工艺，以获得高表面质量的内螺纹管。在进入熔炉之前的清洗利用真空清洁以去除最大真空度，随后使用特殊的保护气体加以清除。加热炉内部清洗方法是在一定水压下不断充N2，使残余的润滑油由液态转变为气化。便于从管道内表面除去；在脱离熔炉后的持续刮扫，使得铜管的内部表层不干燥和氧化。
7.6先进的碳/油份检测设备
从美国和日本引进了专用清洗设备(表面碳计、油计、氟离子计)，并对专用清洗净化工艺进行了验证。
8结语
随着空调制冷行业的快速发展，对高效传热螺旋铜管的质量要求越来越高。本文介绍了光整加工过程的质量控制方法。然而，由于高效传热内螺纹铜管的加工工艺较多，每道工序都限制了高效传热内螺纹铜管的质量。通过关注每一个过程，可以实现高效率的热传递。
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