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程中對空調(diào)熱交換器鋁翅片沖壓開裂進(jìn)行研究與分析，同時也針對導(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?？照{(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)用也大力推動了我國空調(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)，在對空調(diào)器質(zhì)量進(jìn)行評測的過程中需要從其制冷功能、效比、噪音等多方面進(jìn)行全面的評價。
1 翅片沖制成型方式
在翅片成型早期制作的過程中一般會采用深沖型，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，在后期做的過程中各個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進(jìn)行，這就是翅片刀加工?？照{(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沖制過程中受力及變形分析
翅片在沖制過程中不同部位會受到來自不同方向的壓力導(dǎo)致發(fā)生變形，最后會形成模具沖制出來的翅片形狀。專業(yè)人員為了能夠徹底弄清楚翅片在沖制過程中所承受的力以及力對形狀產(chǎn)生的影響狀況，對翅片在沖制過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)域會受到橫向的拉應(yīng)力和切向的壓應(yīng)力，翅片說長壽不同方向的力會使其產(chǎn)生伸長和壓縮的變形。鋁箔會在凹模的拐角處受到橫向的拉伸應(yīng)力，橫向的拉伸應(yīng)力不僅會導(dǎo)致鋁箔出現(xiàn)塑性彎曲，而且也會使其厚度減小。鋁箔經(jīng)過凹模彎角后，會發(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發(fā)生的形狀變化如下圖2所示。鋁箔翅片在變薄拉伸時及內(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使變薄部位側(cè)壁拉應(yīng)力減少，從而會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。
通過測量得出在翻邊變形量達(dá)到最大(達(dá)到28.93%至32. 36%)時,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，凸模彎角處發(fā)生變形時應(yīng)力低于鋁箔的屈服強(qiáng)度，則不會發(fā)生縮頸,就不會發(fā)生翻邊時造成的開裂問題。
3改善鋁箔性能的試驗(yàn)方案
經(jīng)過一系列的研究與分析，但針對某企業(yè)所提供的厚度為為0.097 mm、型號為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，這樣針對鋁合金薄翅片所存在的缺陷對其生產(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需求。經(jīng)過反復(fù)地研究與分析，在鋁箔勝能改善的過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題進(jìn)行解決。
3.1試驗(yàn)鋁箔合金成分
對型號為8011A鋁合金箔的生產(chǎn)公藝改善和創(chuàng)新的過程中，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)在開展的過程中通過采用在鋁箔合金生產(chǎn)過程中加入中間退火來將所生產(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評與分析數(shù)據(jù)如下表2所示。在金箔生產(chǎn)的過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，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，在對成品進(jìn)行退火工藝處理的過程中鋁箔拉伸曲線變化比較平穩(wěn)沒有太大的變化幅度，這意味著鋁箔變形過程中各個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)的過程中仍存在著一些開裂風(fēng)險。
對于8011A鋁合金空調(diào)箔，在生產(chǎn)的過程中，通過對質(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。通過得到的錯堆積模型，我們可以知道，臨近晶粒為錯開動時結(jié)晶上應(yīng)力的大小與為錯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)不均勻會導(dǎo)致第二項(xiàng)在增加變形的過程中出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。假如變形過程中會產(chǎn)生額外的附加應(yīng)力力，就會導(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)，那么就會對位對錯位的經(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)的過程中需要進(jìn)行軋制處理。軋制處理會使得金箔中的經(jīng)歷發(fā)生拉長變化，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，隨著生產(chǎn)工藝所加的溫度的升高，就會再次進(jìn)行恢復(fù)與結(jié)晶變化。而只進(jìn)行成品退火時，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有再結(jié)晶核。經(jīng)過一系列的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在鋁合金箔生產(chǎn)的過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
通過這篇文章我們可以知道，鋁合金箔翅片在沖制的過程中會存在很多的問題，從而導(dǎo)致所生產(chǎn)的鋁翅片并不能夠滿足市場的需求。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的需求，就需要針對鋁合金薄翅片在生產(chǎn)過程中存在的不足提出一些改進(jìn)措施，從而錯失及生產(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.