一种内螺纹热交换管及其制造工艺的制作方法

一种内螺纹热交换管及其制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种内螺纹热交换管及其制造工艺，内螺纹热交换管包括金属管体，在沿金属管体的轴线方向设有焊接焊缝，在焊接焊缝的两侧分别设有筋，筋与焊接焊缝相平行；两条筋之间设有螺旋区域，螺旋区域设有多条螺旋状的螺旋齿；至少一条螺旋齿的一端与第一筋相连接，另一端与第二筋相连接。一种内螺纹热交换管的生产方法，其包括开卷机展开、齿形滚压成形、多辊卷制成圆管、高频导向挤压焊接、退火。本发明中由于做了防止金属带料的两端边缘产生波浪变形的措施，使得螺旋齿的高度尺寸能比以前的产品得到更进一步的提高；具有以往普通齿形内螺纹管所不具备的高的热交换性能。本发明的制造方法，可以得到以上所说的优良的内螺纹热交换管。
【专利说明】一种内螺纹热交换管及其制造工艺

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种内螺纹热交换管，尤其涉及一种内螺纹热交换管及其制造工艺。

【背景技术】
[0002]出于对空调器类产品省电、节能、轻量化、小型化以及蒙特利尔公约的要求，需要减少氟里昂及有害含氟物用量，工质的改变必将导致空调器热交换效率下降，为此，采取的对策之一就是使用更高热交换性能的新型空调管一内螺纹管。这种内螺纹管，传热面积增大，能有效的促进紊流，提高热交换效率。据资料介绍:此种内螺纹管子已实现5倍于平滑管高的热交换效率，因此，成为各国竟相开发与大力发展的新型材料。一般来说，此类内螺纹管的生产方式有挤压和高频焊接两种，高频焊管由于有如下优势:(I)热交换效率在相同条件下比挤压管高50%。(2)无油加工，装配前无需清洗，对环境污染小。(3)几何形状灵活多样，易于加工，可满足多种要求，同时壁厚小。(4)生产效率高，可达180m/min，而挤压拉制管一般为80m/min，而为人们广泛接受。
[0003]现有一实用新型专利，其申请号为201220168016.X，公开了一种热交换内螺纹铝管，铝管内表面布满螺纹，所述螺纹的齿形参数为:螺旋角为O?30°，齿顶角为30?60°，齿高为0.08?0.25mm。该实用新型采用金属铝制成，大大降低了空调换热器的制造成本，减少金属用量，而且铝管外面用铝翅片，铝和铝之间不存在电位差，不会发生电化学腐蚀，保证了空调的换热效率，达到绿色、节能的效果。但是该实用新型结构简单，强度不够，在热交换管中流动的冷媒的紊流效果不佳，热交换率比较低。
[0004]现有一发明专利申请，其申请号为201210134833.8，该发明公开了一种热交换内螺纹铝管的生产方法，包括拉制、退火、旋压成型、定径、收盘、分盘缠绕、均质化除油、包装入库处理工艺。该发明方法是首先拉制、退火，再旋压成型，这样不方便加工，同时限制了热交换管内纹路的制作方式和纹路的样式。
[0005]热交换管分为圆管和椭圆管。椭圆管换热器具有以下优点:1、椭圆管换热器比圆管换热器须要较小的换热面积和较小的风机能耗；2、在相同的迎面风速下，椭圆翅片管比圆翅片管的空气侧换热系数大很多；3、换热系数相同时，椭圆翅片管的压降小于圆管换热器的。尽管目前椭圆管换热器具有以上优点，但上述的“一种热交换内螺纹铝管的生产方法”并不适合生产椭圆管换热器。


【发明内容】

[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种内螺纹热交换管及其制造工艺，解决现有技术的不足。
[0007]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种内螺纹热交换管，其包括金属管体，在所述金属管体的内壁上、且沿所述金属管体的轴线方向设有焊接焊缝；在所述金属管体的内壁上、且在所述焊接焊缝的两侧分别设有筋，所述筋包括第一筋和第二筋，所述第一筋设置在所述焊接焊缝的一侧，所述第二筋设置在所述焊接焊缝的另一侧；所述第一筋和第二筋均与所述焊接焊缝相平行；在所述金属管体的内壁上、且在所述第一筋和第二筋之间设有螺旋区域，所述螺旋区域设有多条螺旋状的螺旋齿；至少一条所述螺旋齿的一端与所述第一筋相连接，另一端与所述第二筋相连接。
[0008]本发明的有益效果是:本发明中由于做了防止金属带料的两端边缘产生波浪变形的措施，使得螺旋齿的高度尺寸能比以前的产品得到更进一步的提高。在这种情况下，能够改善螺旋齿的齿顶端的排液性能使得液体冷媒在管内流动产生涡流效应，和紊流发生的效果，具有以往普通齿形内螺纹管所不具备的高的热交换性能。
[0009]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种内螺纹热交换管的生产方法，包括下述处理工序，步骤一:开卷机展开，所述开卷机展开用于将成卷的金属带料连续展开；步骤二:齿形滚压成形，所述齿形滚压成形用于将步骤一中展开的所述金属带料的一侧表面碾压出螺旋齿、筋；步骤三:多辊卷制成圆管，所述多辊卷制成圆管用于将步骤二中碾压过的所述金属带料卷制成金属圆管；步骤四:导向高频挤压焊接，所述高频焊接用于将所述金属圆管的缝隙焊接到一起。
[0010]本发明的有益效果是:本发明有关的内螺纹热交换管的制造方法，不仅可以得到以上所说的优良的内螺纹热交换管，将内螺纹齿形进行优化加工改造后，与金属带料原来的齿形的边缘对照比较，在导向焊接挤压时，因为焊缝相邻两侧边缘的平直度得到提升，边缘的波浪现象得到抑制，焊接的稳定性和可靠性也得到了提高；而焊缝相邻两侧边缘的厚度会相对变大，管的内侧弯曲比较困难。从这一方面来看也可以说内螺纹热交换管的可靠性得到提升。对于本发明有关的内螺纹热交换管的制造方法，不但可以解决圆形热交换管内齿纹的形成的技术问题，同时可以方便生产带有内齿纹的椭圆形热交换管，因为椭圆形热交换管有更好的热交换能力，同时现有专利201210134833.8不能生产出“带有内齿纹的椭圆形热交换管”。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1为一种内螺纹热交换管的截面图；
[0012]图2为图1的局部放大视图；
[0013]图3为一种内螺纹热交换管的展开视图；
[0014]图4为本发明的加工工艺的示意图；
[0015]图5为本发明中金属带料边缘的示意图；
[0016]图6为本发明中一种齿形成型装置的结构示意图；
[0017]图7为一种齿形成型装置的局部剖视图；
[0018]图8为第二实施例中热交换管的展开图；
[0019]图9为第三实施例中热交换管的展开图；
[0020]图10为本发明中一种连续式辊式成型机；
[0021]图11为本发明中第二架水平辊的局部剖视图；
[0022]图12为本发明中第三架水平辊的局部剖视图。

【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0024]第一实施例:
[0025]本发明涉及一种带有内螺纹的热交换管:
[0026]如图1、图3所示，为一种内螺纹热交换管截面图，其包括金属管体001，在所述金属管体001的内壁上、且沿所述金属管体001的轴线方向设有焊接焊缝002 ;在所述金属管体001的内壁上、且在所述焊接焊缝002的两侧分别设有筋，即所述筋包括第一筋003和第二筋004，所述第一筋003设置在所述焊接焊缝002的一侧，所述第二筋004设置在所述焊接焊缝002的另一侧；所述第一筋003和第二筋004均与所述焊接焊缝002相平行。在所述金属管体001的内壁上、且在所述第一筋003和第二筋004之间(对于一个圆管来说，所述第一筋003和第二筋004之间有两个区域，但是这个地方所指的是没有所述焊接焊缝002的区域)设有螺旋区域，所述螺旋区域设有多条螺旋状的螺旋齿005。所述螺旋齿005的螺旋角08取值范围为10至35度，优选15度、20度、25度、30度。
[0027]如图2、图3所示，所述焊接焊缝002与所述第一筋003之间设有第一沟槽007，所述焊接焊缝002与所述第二筋004之间设有第二沟槽008 ;在两条相邻的所述螺旋齿005之间设有螺旋沟槽006，所述螺旋沟槽006位于所述螺旋区域内。这是由于内螺纹管表面具有沟槽(螺旋沟槽006)，它比同规格的光管增加了热交换面积，提高了制冷剂侧的热传导率，使得气液界面的扰动大大增加，管底部与管顶部的制冷剂液体得到了有效的搅拌，同时由于表面张力使液膜变薄甚至破坏等原因，使得传热系数增大，改善了热交换条件，有效地提高了热交换效率。
[0028]如图1所示，所述螺旋区域包括第一区域02、第二区域03、第三区域04 (在本发明中:所述第一区域02靠近所述第一筋003，所述第三区域04靠近所述第二筋004，这里只是一个命名并不作为限定。靠近所述第二筋004也可以为所述第一区域02，靠近所述第一筋003也可以为所述第三区域04)。所述第二区域03设置于所述第一区域02与所述第三区域04之间。
[0029]如图3所示，为将本发明的一种内螺纹热交换管从第二区域03剪开的展开视图，至少一条所述螺旋齿005的两端(在本发明中:所述螺旋齿005的一端靠近所述第一筋003，且与所述第一筋003相连接；所述螺旋齿005的另一端靠近所述第二筋004，且与所述第二筋004相连接)分别与所述筋相连接，这样能够方便加工，在将金属带料滚压成齿工艺中可以更好地抑制金属带料边缘产生波浪变形的趋势。本发明优选:每条所述螺旋齿005的一端与所述第一筋003相连接，另一端与所述第二筋004相连接。
[0030]如图2所示，所述第一筋003的中心线与第二筋004的中心线之间的距离01为所述金属管体001的内圆周面全周长的2%至5%;优选3%至4%。若在2%至5%范围内的话，不仅能够有效防止金属带料在加工时，其边缘发生波浪变形，而且所述筋对焊接区周围的加强效果也能得到提升。
[0031 ] 所述第一筋003和第二筋004相对于所述金属管体001的内表面凸出的量设定为第二区域03内螺旋齿005相对于所述金属管体001的内表面凸出的量的10%至80%比较适宜；优选30%至50%。在这个范围内，所述筋在扩管操作(金属管扩口试验)时，碰撞到扩管胀头的可能性减小，所述筋的加强效果也能得以充分发挥。
[0032]金属管扩口试验:
[0033]1、技术要求，扩口试验应符合下表要求:
[0034]
材料状态I扩口率(％) I冲头锥度[S
M(OL) 4060不应产生肉眼可见的裂纹
[0035]2、试验方法
[0036]扩口试验参照标准GB/T242进行测试，具体扩口试验方法:用割管刀割下一段铜管，用水磨砂纸磨掉管口毛边，后用扩口夹具夹住铜管，选用60°锥头装在上夹具，均匀转动锥头对铜管进行扩口试验直到管口出现肉眼可见裂纹，后用测量工具对管口外径进行测量，算出的扩口率应大于上表中的要求。(注:切样时避免使铜管产生线性损伤。)
[0037]所述第一区域02的圆周宽度加上所述第二区域03的圆周宽度为所述金属管体001的内圆周面全周长的20 %至50 %;优选30 %至40 %。如果在20 %至50 %范围内的话，能预防扩管试验中最先从所述焊接焊缝002周围开始发生龟裂。优选:所述第一区域02的圆周宽度与所述第二区域03的圆周宽度相等。
[0038]如图1、图2、图3所示，在所述第二区域03内的所述螺旋齿005的高度05保持不变。在所述第一区域02内的所述螺旋齿005的高度06均随着与所述第一筋003之间的距离的减少而降低；在所述第三区域04内的所述螺旋齿005的高度07均随着与所述第二筋004之间的距离的减少而降低。本发明优选:所述螺旋齿005与所述第一筋003的连接处的高度等于所述第一筋003的高度，所述螺旋齿005与第二筋004的连接处的高度等于所述第二筋004的高度，为了方便加工，本发明优选所述第一筋003的高度与第二筋004的高度相等。
[0039]在所述螺旋区域内的所述金属管体001的壁厚随着与所述筋之间的距离的减少而加厚。优选:在所述第一区域02内的所述金属管体001的壁厚随着与所述第一筋003之间的距离的减少而加厚；在所述第三区域04内的所述金属管体001的壁厚随着与所述第二筋004之间的距离的减少而加厚；且在所述第二区域03内的所述金属管体001的壁厚保持不变。
[0040]在所述第一沟槽007和第二沟槽008处的所述金属管体001的壁厚不小于所述第一区域02和第三区域04内的所述金属管体001的最大壁厚(这里的壁厚是指:所述第一区域02和第三区域04内所述螺旋沟槽006处所述金属管体001的壁厚)。本发明优选:在所述第一沟槽007和第二沟槽008处的所述金属管体001的壁厚大于所述第一区域02和第三区域04内的所述金属管体001的最大壁厚(这里的壁厚是指:所述第一区域02和第三区域04内所述螺旋沟槽006处所述金属管体001的壁厚)。
[0041]在所述第二区域03内的所述金属管体001的壁厚(这里的壁厚是指:所述第二区域03内所述螺旋沟槽006处所述金属管体001的壁厚)不大于所述第一区域02和第三区域04内的所述金属管体001的最小壁厚(这里的壁厚是指:所述第一区域02和第三区域04内所述螺旋沟槽006处所述金属管体001的壁厚)。本发明优选:在所述第二区域03内的所述金属管体001的壁厚(这里的壁厚是指:所述第二区域03内所述螺旋沟槽006处所述金属管体001的壁厚)等于所述第一区域02和第三区域04内的所述金属管体001的最小壁厚(这里的壁厚是指:所述第一区域02和第三区域04内所述螺旋沟槽006处所述金属管体OOl的壁厚)。
[0042]所述焊接焊缝002的顶端部到所述金属管体001的外壁的厚度略小于所述第二区域03内的所述螺旋齿005的齿顶端部到所述金属管体001的外壁的厚度。如果所述焊接焊缝002的顶端部比所述第二区域03内的所述螺旋齿005的齿顶端部更靠近所述金属管体001的中心的话，那么在将所述金属管体001的外周固定，对其内圆周进行扩管操作时，所述焊接焊缝002处则有可能与扩管的胀头发生干涉。此外，如果相对于所述第二区域03内的所述螺旋齿005的齿顶端部、所述焊接焊缝002的顶端部位置过于低的话，那么在进行上述扩管操作时，所述焊接焊缝002相对应的外圆周的位置则可能发生凹陷，所述金属管体001的圆柱度将降低，用于热传递的所述螺旋齿005和其上的散热片将固定不稳。
[0043]本发明还涉上述热交换管的制造工艺:
[0044]一种内螺纹热交换管的生产方法，包括下述处理工序，步骤一:开卷机展开，所述开卷机展开用于将成卷的金属带料连续展开；步骤二:齿形滚压成形，所述齿形滚压成形用于将步骤一中展开的所述金属带料的一侧表面碾压出螺旋齿、筋；步骤三:多辊卷制成圆管，所述多辊卷制成圆管用于将步骤二中碾压过的所述金属带料卷制成金属圆管，此时金属圆管的圆周面上有一道缝隙，该缝隙是金属带料卷的两个侧边在卷绕的时候形成的，并且带有齿的一侧面形成为所述金属圆管的内表面；步骤四:导向高频挤压焊接，所述导向高频挤压焊接用于将所述金属圆管的缝隙焊接到一起，最后将产品退火后包装。
[0045]优选:本生产方法在步骤四后面还包括步骤五:刮疤去焊瘤，就是将金属圆管焊接挤压后，挤出的焊瘤用刮刀剔除；
[0046]优选:本生产方法步骤五后面还包括步骤六:精密整形，将焊接刮疤后的圆管的外形尺寸精密整形到产品要求的外形尺寸；
[0047]优选:本生产方法步骤六后面还包括步骤七:飞速剪切，将产品金属管根据用户要求剪切到一定的供货长度给用户。
[0048]如图6、图7所示，在步骤二中涉及一种齿形成型装置:
[0049]一种齿形成型装置用于将金属带料齿形滚压成形；该装置包括框架201、齿形成型轧辊202、平滑轧辊203，所述齿形成型轧辊202通过传动转轴与所述框架201转动连接，所述平滑轧辊203通过传动转轴与所述框架201转动连接。所述齿形成型轧辊202设置于所述平滑轧辊203的上方，且所述齿形成型轧辊202的中心轴与所述平滑轧辊203中心轴之间连接的平面与所述金属带料101相垂直。在本发明中采用所述齿形成型轧辊202设置于所述平滑轧辊203的上方，这样是方便后续辊压成型时凸起的齿在管子的内表面形成内螺纹焊管；其实所述齿形成型轧辊202也可以设置于所述平滑轧辊203的下方，并不局限于上述设置方式。
[0050]所述齿形成型轧辊202包括齿形成型轧辊本体204和设置于所述齿形成型轧辊本体204两侧的侧面轧辊205 ;所述齿形成型轧辊本体204的圆周面上设有多条螺旋形状的螺旋槽206，所述螺旋槽206之间设有凸台207 ;所述齿形成型轧辊本体204的两端、与所述侧面轧辊205的边界部位设有环绕着外圆周面的环形沟槽208 (对于整个齿形成型轧辊202来说，环形沟槽208对称设置于齿形成型轧辊202的两端)。如图1所示，环形沟槽208的作用是:通过齿形成型轧辊202在金属带料上沿着金属带料的两侧边缘且有一定的距离的位置处轧制出了凸起的第一筋003和第二筋004，第一筋003和第二筋004是沿着金属带料101的全长上形成。在此实施过程中，环形沟槽的横截面的状态可以是平滑的圆弧形状也可以是三角形状。
[0051]所述齿形成型轧辊本体204的中部的外圆周面为正圆柱面，因此，可以保证所述第二区域03内的所述金属管体001的壁厚保持不变。所述齿形成型轧辊本体204在轴线方向的两侧部分的外圆周面为圆锥面、且为朝着所述侧面轧棍205方向上的外径缩小的圆锥面。因此，螺旋沟槽006两端的金属带料101的厚度被设定为朝着第一筋003和第二筋004的方向递增:也是在所述第一区域02内的所述金属管体001的壁厚随着与所述第一筋003之间的距离的减少而加厚；在所述第三区域04内的所述金属管体001的壁厚随着与所述第二筋004之间的距离的减少而加厚。
[0052]所述螺旋槽206的深度朝着所述齿形成型轧辊本体204的两端逐渐减少，此外，对于齿形成型轧辊本体204的凸台207与螺旋槽206的边缘进行倒角与否都可以。因此，用轧辊滚压成型的金属带料101上的螺旋齿005的高度，随着越接近凸起的第一筋003和第二筋004就呈现出了减少的趋势。
[0053]所述成型轧辊的外圆周面为圆锥型面，且所述成型轧辊的外圆周面沿着轴线方向朝着外侧外径逐渐缩小。
[0054]在步骤三中涉及一种连续式辊式成型机:
[0055]如图10、图11、图12所示，一种连续式辊式成型机，其包括至少两架水平辊(本实例以四架水平辊，第一架水平辊501、第二架水平辊502、第三架水平辊503、第四架水平辊504、第五架水平辊505)，第一架水平辊501中心至最后一架水平辊(也就是第五架水平辊505)中心的距离称为变形区长度L。确定变形区长度L的原则是:必须保证金属带料101边缘在成型过程中不产生塑性变形，以防止边缘鼓包和波浪等缺陷的产生。最佳的变形区长度L是在保证这个原则的前提下最小的变形区长度L。一般变形区长度L为最大升起高度的50倍左右。
[0056]对于冷弯型材生产机组所需要的变形区长度L，与冷弯形材的总变形量变形形状的复杂程度有关。目前尚没有通用的变形区长度L计算方法。都是理论与实践经验结合的产物。
[0057]第一架水平辊501至最后一架水平辊(也就是第五架水平辊505)，各架下成型辊孔型的最低点的连线称为成型底线。成型底线的分布大致有4种:a、上山法；b、底线水平法；c、下山法；d、边缘线水平法；e、综合成型法。
[0058]a、上山法；底线在成型过程中逐渐上升。
[0059]b、底线水平法；底线在成型过程中是一条水平线。
[0060]C、下山法；底线在成型过程中逐渐下降。
[0061]d、边缘线水平法；边缘线(各架边缘点的连接)在成型过程中保持水平。
[0062]e、综合成型发；结合上述成型法的两种或三种方法进行成型。
[0063]本发明采用综合成型法，因为上山法、底线水平法和下山法的综合应用，目的是保证金属带料在成型变形过程中，保证金属带料边缘的稳定性，同时还最大程度地减小了金属带料横断面上纵向延伸的不均匀性。
[0064]成型机架间距的确定要考虑到金属带料边缘的塑性变形、机架的结构设计，以及导向装置的安装等多方面的要求。在同一机组里，机架间距可以相同，也可以不同。对于连续式高频焊管机组，其水平辊机架间距a可由所生产的最大管径Dmax确定:
[0065]a = kDmax = (5.7 ?10) Dmax
[0066]从而水平辊机架数量η为:
[0067]n = L/a+1
[0068]当L = (40 ?57)Dmax, a = (5.7 ?10)Dmax 时，可得 η = 7 ?10 架。
[0069]当采用高频焊管机组生产冷弯型材时，每架成型机允许的最大弯曲角在10°?30°之间，平均值可认为约等于20°，因而所需要的成型机组的水平辊机架数量可按其所生产的最复杂产品的单边弯曲角总和计算，为:
[0070]η = 0.05 Σ Δ a i+1。
[0071]滚压成形的有益效果:
[0072]1、适合于无限长的等断面制件的大批量生产，由于金属带料是轧辊逐次送进的，所以就可以与冲孔、复杂断面的成形、高频焊接、飞剪落料等其他加工装置连动进而使多种工艺的连续化生产成为现实。
[0073]2、由于长尺寸制件的冲孔、弯曲需要大型的设备，因而滚压无疑是经济的。但是，在制件尺寸不长的多品种中小批量生产的情况下，冲孔、弯曲却又是经济的。
[0074]3、使用拉拔设备成形时，容易产生翘曲、扭转、壁厚不均匀、表面光洁度不好等缺陷，但是滚压成形就可以避免这些弊病的发生。
[0075]4、由于滚压成型时在板厚方向没有压下量，与扎机相比，滚压成形对设备的强度要求较低而且结构简单。
[0076]5、经过各个轧辊孔型的变形量较小，故加工表面光洁度较好，对于涂复材料也能实现良好加工。
[0077]如图4所示，对热交换管的制造工艺进行进一步说明:
[0078]首先要把一定宽度的整卷金属带料101从开卷机102中依次拉出，被拉出的金属带料101通过第一组金属带料存储张力装置103，在经过一种齿形成型装置104的轧制后，如图1、图2、图3所示，形成了凸起的第一筋003和第二筋004、一组或多组相互呈一定角度的螺旋齿005以及螺旋沟槽006。
[0079]金属带料101的材质可以是铜及铜合金也可以是铝及铝合金等金属材料。
[0080]将经过齿形加工的金属带料101，如图4所示；金属带料101通过第二组金属带料存储张力装置105，以及最少四对以上圆管成型辊压成型辊106，扁平的金属带料101逐渐成型为圆管状；再通过旋转陶瓷导向轮或陶瓷导向条107将两个待焊接的边缘控制在以轴线为准的一定的对称的范围内；之后通过焊接感应圈108迅速加热待焊接的两端边缘部位，再通过一对焊接挤压辊109对两端边缘进行挤压，使加热过的两端边缘部分被结合、焊接为一体。由于溢出热交换管外圆周面的融化的材料所形成的凸起的焊缝渣，可以用刮渣装置110中的刮渣刀具切削此焊渣。
[0081]切削掉焊缝渣的热交换管通过冷却槽111进行强制冷却，再经过三对或三对以上排列的精密整形轧辊112，将外径逐渐整形到产品所要求的外径尺寸。之后用盘管机113盘绕上述焊接整径后的合格热交换管。根据装置的结构组成也可进行变形为更好的装置。
[0082]如图5所示，一般内螺纹热交换管的制造方法，金属带料101的两侧边缘部位114在滚齿过程中不是形成直线状，而是发现变成了波浪状的。这样一来在焊接工位将金属带料101两边缘部位114对接焊接时就要出现间隙，有可能造成焊接缺陷和焊接质量的不稳定性。如果金属带料101的边缘114明显的变成了如图5中的波浪状，为了提高焊接质量就必须将金属带料101的边缘114的部分加工成直线状。
[0083]根据研究得知，随着内螺纹热交换管中的螺旋齿005的齿高的增加，以及螺旋齿005断面形状在齿宽方向上的变窄，可以提高热交换管的换热性能；而随着齿形成型过程中前述齿高的增加和齿宽的变窄，金属带料101的边缘114的波浪现象将会变得更加突出。因此本发明对齿形成型过程中，金属带料101的边缘114出现波浪型的状况做了详细深入的研究。即在强制滚压齿形成型的过程中，即将形成螺旋沟槽006的部分比即将形成螺旋齿005的部分材料的轧制率更大，这样就会产生从螺旋沟槽006的末端到无齿金属带料101的边缘114的材料的流动。
[0084]本发明基于前述的缺陷产生现状，防止金属带料101的边缘114在齿形强制滚压成型的过程中出现波浪形的现象，进而提高内螺纹管的可靠性和品质来研究的制造方法。
[0085]为解决上述缺陷，本发明相应的内螺纹热交换管中具备了沿此金属管轴线方向上一根焊接焊缝，以及在焊接焊缝左右相邻一个距离的分别与焊缝平行的凸起的筋，还有这些凸起的筋之间但不包含焊接焊缝区域的多条凸起的螺旋状的螺旋齿005。前述的螺旋齿005与前述的金属管的轴线方向有一定的相交角度，且螺旋齿005的末端与筋相连接的特征。用金属带料101加工的凸起的螺旋齿005以及由螺旋齿005之间所形成的螺旋沟槽006时，即使发生材料从螺旋沟槽006的末端向无凸起的齿部位倾流，也可以靠在螺旋沟槽006与无凸起的齿部位之间形成的凸起的第一筋003和第二筋004来拦截材料的流动倾向，防止金属带料的两端边缘形成波浪形状。因此，由于发生波浪形状而产生的焊接部位的缺陷是可以防止的，也可以提高内螺纹热交换管的品质和可靠性。
[0086]此外，根据此内螺纹热交换管，由于焊接时的金属再结晶，焊缝区(是指焊接焊缝002的附近)的金相组织比母材略小，这是在高温焊接后急速水冷造成的。这决定了焊缝区比母材的硬度大，所以做爆破试验时，首先破坏的部位是母材而不是焊缝。但在焊接焊缝002的两侧附近，由于分别有一个通过挤压加工硬化的凸起的第一筋003和第二筋004可以弥补软化的焊接焊缝002的附近，也具有防止焊接焊缝002附近相对强度低下的优点。
[0087]而且，在内螺纹热交换管中，由于螺旋沟槽006内的管壁厚度朝着焊接焊缝002逐渐变厚，即使是对热交换管进行扩管处理没有螺旋齿005的部分和螺旋沟槽006的边界也难发生龟裂，可以提高热交换管的可靠性。
[0088]本发明用于制造一般外径在3?35mm的热交换管，齿形成型前的金属带料的厚度最好在0.20?3.5mm、且在金属带料中形成的螺旋沟槽006的深度(也就是螺旋齿005的齿高)最好是金属带料厚度的(20?65)%范围内。特别是在本发明中，由于做了防止金属带料的两端边缘产生波浪变形的措施，使得螺旋齿005的高度尺寸能比以前的产品得到更进一步的提高。在这种情况下，能够改善螺旋齿005的齿顶端的排液性能使得液体冷媒在管内流动产生涡流效应，和紊流发生的效果，具有以往普通齿形内螺纹管所不具备的高的热交换性能。
[0089]第二实施例:
[0090]本实例主要是针对于另一种新型热交换管，这种新型热交换管与第一实施例中的热交换管的区别体现在内部的纹路不同。下面对于新型热交换管的加工方法具体说明。
[0091]如上所述的第一实施例中，根据一种齿形成型装置只进行了一个阶段的齿形滚压成型造型，本实施例与第一实施例的滚压成齿工艺有区别，别的都采用第一实施例中的工艺方法。本实施例使用两个或两个以上的齿形成型装置进行二次或二次以上的齿形滚压成形造型，就可以在第一次的齿形造型的基础上加工出与第一次交叉的交叉齿形来。
[0092]如图8所示:按照第二实施例的工艺所获得的新型热交换管的内圆周面展开图。这个热交换管是涉及了已形成的全部的凸起的齿301 (相对于第一实施例中的螺旋齿005)，凸起的齿301之间设有齿间槽302 (相对于第一实施例中的螺旋沟槽006)，与凸起的齿301交错形成了横断面V字状的沟槽303 ；由这些沟槽303将凸起的齿分段变短的同时，又出现了新的特征既沟槽303的两侧形成了凸起部位304。如果形成这样的凸起部位304，会在这些凸起部位304的下侧形成沟槽303，那么这个狭窄的沟槽303就可以得到提高冷媒沸腾(湍流)的促进效果，也使得沸腾的效率得到提高。同时也获得了与第一实施形态同样的效果。
[0093]第三实施例:
[0094]本实例主要是针对于另一种新型热交换管，这种新型热交换管与第一实施例中的热交换管的区别体现在内部的纹路不同。下面对于新型热交换管的加工方法具体说明。
[0095]在第一实施例中，虽然凸起的螺旋齿005形成了单一的螺旋状，而在本发明中单一螺旋状以外的凸起的齿所组成的螺旋形式也有很多。例如，如图9所示中:第三实施的形态是被视为平面的W字形状螺旋齿402，这里说的W字形状不是指截面，而是指热交换管展开时，凸起部分(相对于第一实施例中螺旋齿005)所呈现的状态;W字形状螺旋齿402设置在W字形状局域401内(W字形状局域401相对于第一实施例中螺旋区域)，W字形状螺旋齿402之间设有W字形状凹槽403。W字形状螺旋齿402就是由单一螺旋齿(是指第一实施例中的螺旋齿005)分组排列起来所形成的。根据这样单一螺旋齿组成的W字形状排列，使得在热交换管中流动的冷媒的紊流作用得到加强，热交换率能够得到进一步的提升。当然，凸起的齿所形成的形状不局限于W字形状，也有可能成为VVV字、S字等其他各种形式的形状。
[0096]此外上述的各个实施形态不仅在热交换管的内表面形成凸起(005 ；301 ；402)和沟槽(006 ；302 ；403);本发明也可以在热交换管的外表面形成凸起以及沟槽。另外在本发明中，将较长的齿分割成比较短的凸起的齿，可以按照千鸟状或螺旋线状也能够实施许多构成。无论是那种场合都可以得到上述所讲的基本效果。
[0097]接下来列举实例来证明本发明的效果。
[0098]将本发明的热交换管与普通的热交换管(比较实例)进行比较，各制造15米，进行扩管处理，在发生龟裂之间测定口径的扩大率。
[0099]各种热交换管的尺寸如下:
[0100]本发明和比较实例的相同数据:热交换管的外径:9.52mm ;材质:高磷脱氧铜；原始金属带料厚度:0.45mm ;凸起的齿两侧面夹角:50度；螺旋沟槽的底宽:0.24mm。
[0101]本发明的数据:螺旋齿的最高值:0.22mm ;螺旋齿的最低值:0.07mm ;第二区域内螺旋沟槽内的壁厚:0.29mm ;第一区域和第三区域内螺旋沟槽内的最大壁厚:0.34mm ;在第一沟槽和第一内沟槽的壁厚:0.36mm;凸起的筋的总高度(筋顶到外壁厚):0.39mm;焊接焊缝处的总高度(焊缝顶端到外壁厚):0.48mm ;第一筋与第二筋的中心线间的距离0.98mm。
[0102]比较例的数据:螺旋齿的高度:0.18mm ;焊接焊缝的总高度:0.46mm。
[0103]另外的扩管条件如下:扩管工具的定点角度60度。
[0104]结果表明，对于比较例子中，内螺纹沟槽的热交换管发生龟裂时，口径的扩展率平均为1.30倍来说，实例中的内螺纹热交换管是1.45倍。在实例确认后当作扩管处理的时候，不容易发生龟裂。
[0105]发明的效果:如上所述，根据与本发明有关的内螺纹热交换管，因为要做到将焊接焊缝左右两侧相邻的一个区域内金属管的壁厚，向着焊缝的方向逐渐增加，在热交换管扩管的时候，即使厚壁的焊接部位的延展性能不是很好，位于焊接部位附近的螺旋沟槽的地方应力很难集中，在哪里可以防止发生龟裂的发生。因此，在扩管处理后成品率得以提升，热交换管的可靠性得以提高。
[0106]另一方面，按照与本发明有关的内螺纹热交换管的制造方法，不仅可以得到以上所说的优良的内螺纹热交换管，将内螺纹齿形进行优化加工改造后，与金属带料原来的齿形的边缘对照比较，在焊接挤压时，因为焊缝相邻两侧边缘平直度得到提升，边缘的波浪现象得到抑制，焊接的稳定性和可靠性也得到了提高；而焊缝相邻两侧边缘的厚度会相对变大，管的内侧弯曲比较困难。从这一方面来看也可以说内螺纹热交换管的可靠性得到提升。
[0107]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种内螺纹热交换管，其特征在于:包括金属管体，在所述金属管体的内壁上、且沿所述金属管体的轴线方向设有焊接焊缝；在所述金属管体的内壁上、且在所述焊接焊缝的两侧分别设有筋，所述筋包括第一筋和第二筋，所述第一筋设置在所述焊接焊缝的一侧，所述第二筋设置在所述焊接焊缝的另一侧；所述第一筋和第二筋均与所述焊接焊缝相平行；在所述金属管体的内壁上、且在所述第一筋和第二筋之间设有螺旋区域，所述螺旋区域设有多条螺旋状的螺旋齿；至少一条所述螺旋齿的一端与所述第一筋相连接，另一端与所述第二筋相连接。
2.根据权利要求1所述一种内螺纹热交换管，其特征在于:所述螺旋区域包括第一区域、第二区域、第三区域；所述第二区域设置于所述第一区域与所述第三区域之间；在所述第一区域内的所述螺旋齿的高度均随着与所述第一筋之间的距离的减少而降低；在所述第三区域内的所述螺旋齿的高度均随着与所述第二筋之间的距离的减少而降低；在所述第二区域内的所述螺旋齿的高度保持不变。
3.根据权利要求2所述一种内螺纹热交换管，其特征在于:在所述螺旋区域内的所述金属管体的壁厚随着与所述筋之间的距离的减少而加厚。
4.根据权利要求3所述一种内螺纹热交换管，其特征在于:所述焊接焊缝与所述第一筋之间设有第一沟槽，所述焊接焊缝与所述第二筋之间设有第二沟槽；在两条相邻的所述螺旋齿之间设有螺旋沟槽，所述螺旋沟槽位于所述螺旋区域内；在所述第一沟槽和第二沟槽处的所述金属管体的壁厚不小于所述第一区域和第三区域内的所述金属管体的最大壁厚。
5.根据权利要求4所述一种内螺纹热交换管，其特征在于:所述第一筋和第二筋相对于所述金属管体的内表面凸出的量设定为第二区域内螺旋齿相对于所述金属管体的内表面凸出的量的10%至80%比较适宜。
6.一种内螺纹热交换管的生产方法，其特征在于:包括下述处理工序， 步骤一:开卷展开，将成卷的金属带料连续展开； 步骤二:齿形滚压成形，将步骤一中展开的所述金属带料的一侧表面碾压出螺旋齿、筋； 步骤三:多辊卷制成圆管，所述多辊卷制成圆管用于将步骤二中碾压过的所述金属带料卷制成金属待焊接圆管； 步骤四:高频导向挤压焊接，将所述金属待焊接圆管形成焊接角，高频加热两边缘后通过挤压缝隙焊接到一起。
7.根据权利要求6所述一种内螺纹热交换管的生产方法，其特征在于:还包括步骤五:刮疤去焊瘤，将所述步骤四中所述金属圆管焊接挤压后，挤出的焊瘤用刮刀剔除。
8.根据权利要求7所述一种内螺纹热交换管的生产方法，其特征在于:还包括步骤六:精密整形，将所述步骤五中刮疤后的所述金属圆管的外形尺寸精密整形到产品要求的外形尺寸。
9.根据权利要求6至8任一所述一种内螺纹热交换管的生产方法，其特征在于:在所述步骤二中包括用于将金属带料齿形滚压成形的一种齿形成型装置；该装置包括框架、齿形成型轧辊、平滑轧辊，所述齿形成型轧辊通过传动转轴与所述框架转动连接，所述平滑轧辊通过传动转轴与所述框架转动连接；所述齿形成型轧辊设置于所述平滑轧辊的上方，且所述齿形成型轧辊的中心轴与所述平滑轧辊中心轴之间连接的平面与所述金属带料相垂直。
10.根据权利要求9所述一种内螺纹热交换管的生产方法，其特征在于:所述齿形成型轧辊包括齿形成型轧辊本体和设置于所述齿形成型轧辊本体两侧的侧面轧辊；所述齿形成型轧辊本体的圆周面上设有多条螺旋形状的螺旋槽，所述螺旋槽之间设有凸台；所述齿形成型轧辊本体的两端、与所述侧面轧辊的连接处设有环绕着外圆周面的环形沟槽。
【文档编号】F28F1/40GK104154796SQ201410368145
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】解剑英, 袁新华 申请人:袁新华, 解剑英