专利名称：多缠绕金属管及其制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过缠绕和钎焊带材(金属带材)而制成的多缠绕金属管，以及其制备方法和设备。
制备多缠绕金属管的方法包括将整个表面上涂敷铜钎焊料的带材(金属带材)由成形设备使之塑性变形而形成管状体，通过加热装置在多缠绕管状体壁间熔化钎焊料，然后通过冷却装置凝固熔融的钎焊料，以获得最终产品的方法。在该方法中熔化多缠绕金属管的钎焊料的方法包括使用电炉的方法和通过电源产生电阻热的方法。使用电炉的方法包括将由成形设备成形为多缠绕壁结构的金属管切成预定长度，将每根预定长度的多缠绕金属管依次送入电炉中并熔化钎焊料，而由电源产生的电阻热包括通过在由成形设备连续输送的管状体的纵向上相互间隔安置的二个电极将电流供到管状体，从而通过管状体产生的电阻热熔化钎焊料并连续进行钎焊(参见美国专利说明书2746141和法国专利说明书813839)。但是，制造多缠绕金属管的在先的方法涉及下列问题。
就是，掺入到成形设备中的成形工具的磨损物在壁成形步骤中打卷形成缠绕的细长带材机械性能或尺寸(通常长于1000m)的变化有时在每个多缠绕壁之间引起间隙或在内外缝的部位之间引起脱开。如果多缠绕金属管处于这种状态，则在某些部位形成间隙，它阻碍每个缠绕壁之间的钎焊层材料的粘合，即使在钎焊后，产生的粘合也很差，而且焊缝部分的粘合是不良的，结果不能起管线的作用，从而作为失效产品不可能不报废。
图20是展示按照现有方法制造的多缠绕金属管的部分横截面组织的照片，其中图20(A)是展示各壁之间部分的照片，而图20(B)是外焊缝部分的放大照片。由图20(A)和(B)的照片明显看出，按现有方法制造的多缠绕金属管中，在缠绕壁之间有时形成间隙，其中不存在钎焊层，结果使粘合不良，并于外焊缝部分形成台阶，在管的外周表面和橡胶管或O形环之间要求密封质量的场合下，当后者在使用时装配到管的整个表面上时，从质量的观点看它是产生问题的。
此外，在现有方法中，由于没有消除在成形步骤中产生的每个多缠绕壁之间的间隙合适的装置，所以当考虑机械性能，例如带材的弹性回复时，必须选择材料，弹性回复是限制材料选择范围的。通常，由于没有对各部分尺寸分布校正，只将长度大于100m带材成形。此外，鉴于在成形步骤中产生的多缠绕壁之间的间隙，所以需要大量的钎焊料，结果提高了钎焊料，如铜的成本，此外，作为钎焊料的铜层厚度增加(参见图9B照片)，除铜层的增加外还担忧引起脆性问题，这是不希望的。
鉴于现有技术中的上述问题，完成本发明，本发明的目的是提供高质量的多缠绕金属管，在多缠绕壁之间，即使在细长带材的每个部位有尺寸分散时的焊缝部分中，通过使此材料成形同时通过加热改善分散，或能将选择材料的范围扩大，能在增加钎焊层量同时降低脆性，并减少使用钎焊料的量，而有优良的粘合。本发明还提其制造方法和设备。
按照本发明的多缠绕金属管有这样的外观，其中外部分焊缝用钎焊料填充，以使得整个外周表面光滑，而缠绕壁用焊料完全紧密粘附，相互没有留缝。
此外，制造本发明多缠绕金属管的方法包括沿径向相互压力焊接多缠绕管状体的壁，而同时至少在多缠绕管状体壁之间的钎焊料的外周通过加热保持在可流动温度下，然后进行冷却。
该方法还有一个特征是使用至少一个以径向从管状体外侧均匀压制其外周表面，以便使多缠绕管状体的壁彼此压焊的步骤，一个以径向从管状体内部基本上均匀压制其内周表面的步骤或一个在管状体轴线方向对管状体施加拉力的步骤。
该方法另一个特征是在径向压焊后同时或尽可能快地进行初级冷却，而后再进行第二次冷却。
该方法再一个特征是径向压焊后通过同时或尽可能快地进行的初次冷却将近似流态的钎焊料急冷到钎焊料的凝固点。
该方法还一个特征是用钎焊炉，电阻加热装置或高频加热装置进行加热。此外，电阻加热装置特征是使用直流电源。
此外，实施本发明方法的设备包括将带材形成多缠绕管状体的成形装置，熔化存在于多缠绕管状体壁之间的钎焊料的加热装置，和凝固熔融钎焊料和冷却管状体的冷却装置，其中该设备包括至少一种在径向相互压力焊接多缠绕管状体壁，以使钎焊料在加热装置的内部和冷却装置的进口之间流动的装置。
另外，压力焊接装置包括至少一个从外侧，以径向基本均匀压制管状外周的装置，或沿管状体轴方向在管状体上施加拉力的传送速度变化的装置。
而且，外侧压力焊装置包括一组或多组加压辊或一个或多个模。
内侧压力焊装置包括一个用于扩大多缠绕管状体直径的顶头或机械管扩头。
此外，在管状体轴向施加拉力的传递速度变化装置包括一组或多组管状体加压辊和一组邻近于加压辊下游的夹送辊，而且使夹送辊直径大于加压辊直径，或提高后者转速。
另一方向，冷却装置包括一个将钎焊料急冷到大致凝固点的初级冷却装置和将管状体大致冷却到室温的第二冷却装置。
初级冷却装置包括至少一个冷却介质喷嘴，它用来冷却多缠绕管状体的外周表面。该组加压辊具有三辊结构，加压辊孔型的曲率半径等于或稍小于多缠绕管状体的外径的曲率半径。
按本发明，通用过包括一组或多组辊或一个或多个模的压力焊接装置以径向从外侧基本均匀地压制多缠绕管状体的外周表面，或用包括如顶头或管直径扩头的压力焊接装置以径向从内侧基本均匀地压制管状体的内周表面，或用包括一组或多组管状体加压辊，和一组邻近于加压辊下游的借以在管状体轴方向对管状体施加拉力的夹送辊的传送速度变化装置来改变管状体的传送速度，以对该管状体形成缩小直径的力来压制管状体的内周表面，同时，通过加热至少使多缠绕管状体的壁之间的钎焊料在外周表面保持在可流动温度下，由此将各壁彼此径向压焊，从而各壁在焊料的熔态下，减少了在每个壁之间的不存在钎焊层的间隙，并在压力焊接时将钎焊料挤出，以便填充外焊缝部分，由此减少或填充了台阶从而使整个周围表面基本光滑。
当压力焊接装置包括从外侧压制的加压辊或模时，辊或模以水冷型构成。如果压力焊接装置是从内侧压制的顶头，则顶头以水冷型构成。另一方面，当压力焊接装置包括一种带有管状体压力辊和夹送辊的传送速度变化装置时，配置冷却介质喷嘴作为初级冷却装置，借此，将保持在可流动温度的钎焊料急冷到该钎焊料的凝固点左右，从而使钎焊料的凹陷(钎焊凹陷)可被防止，在壁之间可保压力焊接状态，基材的晶粒生长也可被抑制。
作为从外侧加压的压力焊接装置，例如可以考虑使用电源辊的方法。但是，由于要稳定地供给电流，电源辊要用铜合金制造，所以它抗磨损能力差，抗高温氧化能力低和不具有高温强度。如果将电源辊用作多缠绕管状体的压力焊接装置，由于磨损或变形引起管状体圆度和尺寸精度的误差，而且辊的寿命大大缩短，这难于实际使用。所以，按照本发明设立一种单独提供管状体压力焊接装置的方法，以便使用由，比如，具有高抗磨损能力的，抗高温氧化性和高温强度的超硬合金(WC)作为专门用来压制的辊或模而无需顾虑导电性。
按本发明，钎焊料的可流动温度，比如对于基于铜或铜合金的铜钎焊料是800-1200℃，对于镍钎焊料(Ni-P系统)是875-890℃，对于铝钎焊料(标准型)是500-600℃。
此外，带材包括铁(SPPC等)，不锈钢(SVS304，SVS316等)铜(C1220R，C1660R，NCUR等)和铝(A-3003，A5052等)。
根据钎焊料和带材确定管状体的加热温度，以使钎焊料可流动，对基材(带材)不引起急剧软化。
按照本发明，由于在钎焊料被加热到可流动状态，通过压力焊接装置压制多缠绕金属管的最外壁的一端，所以，即使在细长带料每个部分之间有尺寸分散，也使得内壁吻合，从而防止脱落并改善外缝部分的粘合。
此外，由于通过水冷结构的加压辊或模或水冷结构的顶头从外侧或内侧压力焊接多缠绕管状体，所以该多缠绕管状体可被尽可能快地急冷(初次冷却)。取代水冷型加压辊或模或顶头，或其组合多缠绕管状体的外周表面可通过紧接在作为初级冷却装置的加压辊或模，或顶头之后安装的冷却介质喷嘴急冷。还有在这种情况下可防止钎焊凹陷，从而保持壁之间的压力焊接状态，并且还可抑制晶料生长。
按照本发明，由于通过加热在基材应力对释放期间或之后再对壁作相互压力焊接，所以不需要按照机械性能，如弹性回复选择材料，而且即使细长带材每个部分之间尺寸改变，多缠绕管的壁之间的和焊缝的粘合也是满意的，从而可制造高质量的多缠绕管。
此外，由于以钎焊是在以径向相互压焊的状态下施加的，所以钎焊料层的厚度可以减小。
图1是说明作为本发明第一优选实施方案的实施例的设备的整体结构示意图。
图2是说明上述设备中的用于多缠绕金属管的压力成形辊的放大示意图。
图3是说明在上述设备中作为多缠绕金属管另外压力焊接装置的模的垂直截面的侧视放大图。
图4是说明在上述设备中改变压力成形辊设置位置的例子的加热装置的示意图。
图5是说明在上述设备中另一个多缠绕管状体加热装置的加热装置示意图。
图6是说明在上述设备中支承多缠绕管状体内周表面装置例子的示意图。
图7是说明本发明另一个实施例的部分设备的示意图。
图8是说明作为本发明第二个实施方案的实施例的设备的整体结构的示意图。
图9是说明在图8所示的上述设备中压力焊接多缠绕管状体装置的放大图，其中(A)表示顶头，而(B)表示机械管直径扩大。
图10是说明在上述设备中用高频加热线圈体系取代电阻生热系统作为多缠绕管状体加热装置的设备的示意图。
图11是说明在上述设备中正好在多缠绕金属管的压力焊接装置之前安置加压辊的设备的示意图。
图12是说明在上述设备中的一种设备的示意图，其中就在多缠绕金属管的压力焊接装置之后安置加压辊。
图13是说明作为本发明第三实施方案的实施例的设备的整体结构的示意图。
图14是说明上述设备中管状体压力焊接部分的另一个实施例的示意图。
图15是说明上述设备中多缠绕管状体另一种加热装置的示意图。
图16是说明在上述设备中另一个实施例一部分的示意图。
图17是说明上述设备中又一个实施例一部分的示意图。
图18是说明由本发明设备制造的多缠绕管横截面部分组织的照片，其中(A)是说明壁之间部分的照片，而(B)是外部焊缝的放大照片。
图19是说明作为本发明另一个实施方案的一个实施例的设备的整体结构的示意图。
图20是说明由现有方法制造的多缠绕管的横截面部分组织的照片，其中(A)是说明壁之间部分的照片，而(B)是外部焊缝的放大照片。
首先，参考图1-8说明本发明的第一实施方案。
图1是说明作为从径向由外侧加压和压力焊多缠绕管状体的外周表面的第一优选实施方案的一个实施例的设备的示意图，图2是说明在上述设备中多缠绕金属管的压力成形辊的示意放大图，而图3是说明在上述装置中作为多缠绕金属管的从外侧的压力焊接装置的模的垂直截面的侧视放大图，上述图中示出了多缠绕管成形设备1，加热装置2，冷却装置3，电源辊(旋转电极)4，直流电源5，作为压力焊接装置的压力成形辊6，作为压力焊接装置的模7，开卷机10，带材(金属带)11和多缠绕管状体12。
在该实施方案中，多缠绕管成形设备1比如包括多级成形辊1-1，并具有将通过开卷机10开卷的带材11连续形成管形的结构。此外，加热装置2采用了电阻发热系统，它包括如多对电源辊(旋转电极)4，它们在图1中的直线方向上是适当间隔开的。在此加热装置的内部存在非氧化气氛或还原气气氛。
压力成形辊6是3辊型结构，它包括作为一组的三个辊6-1，并具有由外侧径向均匀压制成形设备1中形成的多缠绕管状体12的外周表面的结构。使成形辊6的孔型的曲率半径等于或稍小于多缠绕管状体的外周的曲率半径，即，多缠绕成形设备1的最终辊的曲率半径，从而均匀地将压力施加在多缠绕管状体上。此外，压力成形辊6可按水冷结构构成，以便使它适于作为尽可能快地冷却多缠绕管状体的初级冷却装置，并将在熔融态的钎焊料通过水冷结构的压力成形辊6急冷到钎焊料的凝固点左右，最好低于此凝固点。
此外，用模取代压力成形辊6，而如图3所示，它象压力成形辊一样地具有由外侧径向均匀压制在成形设置1中成形的多缠绕管状体的外周表面的结构。该以水冷结构成的模，最好通过于内部提供冷却管路7-1以便冷却多缠绕管状体，从而在压力焊接的同时将其急冷到钎焊料的凝固点左右。
由于压制必须在多缠绕管状体壁之间的钎焊料仍处于熔融态时开始，所以在加热装置2的内部和冷却装置3的入口之间的位置安置压力成形辊6或模7。
冷却装置3被配置在压力成形辊6或模7的下游，并具有多个冷却介质喷嘴(末图示)的结构，从而将熔融态的钎焊料急冷到钎焊料的凝固点左右并均匀冷却多缠绕管状体的外周。特别是所用的该装置包括安置在内周的具有许多喷嘴的冷却套，以便使冷却介质从喷咀装置通过该套吹到多缠绕管状体上。作为冷却介质，一般使用气体，如惰性气体或还原气体，但是也可使用液体，如传热油和水。
作为在压力焊接后进行尽可能快地冷却的初级冷却装置，冷却介质喷嘴13，可正好安置在除水冷型压力成形辊或模之外的成形辊6之后以便通过从喷嘴喷射冷却剂使钎焊料大致急冷到凝固点。
如上所述，冷却装置最好包括有水冷型成形辊或模或冷却介质喷嘴的初级冷却装置和包括安置在该辊等的下游的冷却装置的第二冷却装置，但也可在冷却装置3中进行约冷到钎焊料的凝固点的急冷及对多缠绕管状体的冷却。
在上述制造多缠绕管的设备中，用如铜钎焊料涂敷带材(SPCC)11，至少涂到缠绕时形成重合表面的部分，最好涂在由开卷机10开卷的，在多缠绕管成形设备1中形成的，具有，如双壁的，随后引入加热装置2的管状体的一个表面的整个面积上。
在该加热装置中，从直流电源5通过多对电源辊4供给电流，通过管状体产生的电阻热熔化在壁之间的钎焊料。由于该钎焊料是铜，故温度为1080-1200℃。
接着，通过压力成形辊6或模7在钎焊料处于熔融态时从径向外侧均匀地压制多缠绕管，而后将多缠绕管的壁径向相互压焊。由于在每个壁之间的钎焊料仍在熔融态，通过压力成形辊6的压力作用，它在壁之间流通，结果减少其中无钎焊料部分的间隙，并将钎焊料挤出到外焊缝部分，由此，用钎焊料填充该部分，以减少或消除台阶。此外，由于多缠绕管状体的最外面的壁(焊缝部分)的一端被压力成形辊6或模7强迫加压，它与内壁吻合并紧密粘合，以防止外焊缝部分的脱开。
此外，由于压力成形辊6最好有水冷结构，多缠绕管在压力焊接的同时被急冷，并将熔融钎焊料大致急冷到钎焊料的凝固点，最好冷到其凝固点之下。由于这种初级冷却作用可防止钎焊凹陷，由此，保持每个壁之间的压力焊状态并抑制晶拉生长。
从加热装置2运送的多缠绕管状体通过安置在压力成形辊6或模7下端的冷却装置3受到第二次冷却，由此，将多缠绕管状体的外周表面冷却，使每个壁之间的钎焊料彻底凝固以完成钎焊。
此外，在制造多缠绕金属管的设备中，压力焊接装置，如压力成形辊6或模7不必正好安置在最终电源辊4之后，但通过如在最终电源辊4和其它电源辊4之间，辊4之前或之后安置该装置也可获得相似的作用。
作为多缠绕管状体12的加热装置，如图5所示可采用高频加热线圈15取代电阻发热系统。在这种情况下，由于不需要电源辊，仅在加热装置的入口处安装导向辊16可满足需要。进而作为多缠绕管状加热装置，可使用如在JP-B-29046B中已知的一般加热炉作钎焊炉。
此外，相应于压力成形辊6或模7支承管状体内周表面的的装置，例如如图6所示的通过棒17顶端的顶头18支承的装置，可进一步提供到管状体的内周表面。当安置支承管状体的内周表面的装置时，由压力成形辊6或模提供的压力被更有效地施于管状体。在使用顶头18的情况下，使冷却顶头的内部水等循环是有效的。
再说，在上述实施方案中展示了从带材11直到制造多缠绕金属管的形成多缠绕管状体，熔化钎焊料和连续冷却钎焊料的设备。但是，它可有一个替换结构，例如如图7所示的，形成多缠绕管状体12，然后将它切成预定长度，将这样切成预定长度的管状体通过运送辊14运送到加热装置2中，熔化钎焊料，然后通过冷却装置3冷却和凝固熔融的钎焊料的可选择的结构。在图7所示的实施例中，由于用现有的形成多缠绕管状体的设备以高速有效形成的并切成预定长度的管状体，可使用许多本发明制造多缠绕金属管的设备大量生产，生产率可大大改善。
然后，通过参考图8-12以第二实施方案描述本发明。
图8是说明作为本发明一个实施例的设备的整体结构的示意图，图9是一个在上述设备中的多缠绕管状体的压力焊接装置的放大图，其中，图9(A)展示了一个顶头，而图9(B)展示一个机械的管扩头，图10是说明上述设备中采用高频加热线圈系统取代电阻热产生系统的多缠绕管状体加热装置的设备的示意图，图11是说明上述设备中的正好在多缠绕金属管压力焊接装置之前的具有加压辊的装置的示意图，而图12是说明具有正好安置在多缠绕金属管压力焊接装置之后的加压辊的装置的示意图。在该实施方案中，与第一实施方案不同，安置了一个顶头19A或机械的管扩头19B以便作为以径向将多缠绕管状体12的壁相互压焊的装置，它从内侧压此多缠绕管状体12的内周表面，同时，通过加热将钎焊料仍保持于可流动的温度。在图8-12中，同第一实施方案相同的部件标以相同的标号。
在多缠绕管成形设备1中，依次安置了将欲形成多缠绕管的带材11引至成形步骤的导辊1-1，和多对制管或成形辊1-2，和使带材11从板形依次形成多缠绕管的精轧成形辊1-3。
在该实施方案中使用的顶头19A装配在支承棒19A-1上，该支承棒从带材11的还开着口的边缘插入到导向辊1-1上的多缠绕管状体(参见图9(A))中，该顶头有一个从外部径向均匀压制通过成形设备2成形的多缠绕管状体12的内周表面的结构。此外，顶头19A具有尽可能快冷却多缠绕管状体的作为第一冷却装置的水冷结构，而水冷结构的顶头19A将熔融态钎焊料大致急冷到凝固点，最好急冷到钎焊料的凝固点以下。
此外，和顶头19A一样(见图9(B))机械的管扩头19B与操纵杆19B-1的顶端相连，操纵杆19B-1从带材11的还开着口的边缘插入到导向辊1-1上面的多缠绕管状体中，如众所周知那样，扩头19B具有这样的结构，它使一个锥体通过在操纵杆中的牵引棒与柱体相连，该锥体通过液压轴向被牵引，以便通过锥体和上下颚的楔入作用使颚扩大钳口，而与钳口外侧连接的模使多缠绕管状体12扩张。
由于压制不得不在多缠绕管状体壁之间的钎焊料仍在熔融态时开始，所以顶头19A或机械的管扩头19B则被安装在加热装置3的内侧和冷却装置3入口之间处。
此外，作为尽可能快地冷却多缠绕管状体12的第一冷却装置的冷却介质喷嘴13可正好安置在顶头19A或机械的管扩头19B(除水冷顶头19A)之后，而可从喷嘴13喷出冷却介质以使钎焊料大致急冷到凝固点。
如上所述，虽然冷却装置最好包括带水冷型顶头19A或喷嘴13的第一冷却装置和安置在此顶头或冷却介质喷嘴下游的冷却装置的第二冷却装置，但使钎焊料大致急冷到凝固点及冷却多缠绕管状体也可象第一实施方案那样同时在冷却装置3中进行。
在具有与第一实施方案同样作用和结构的加热装置2中，通过顶头19A或机械的管扩头19B从内部径向均匀压制多缠绕管状体12，同时钎焊料仍在熔融态，并通过加压将多缠绕管的壁彼此径向压焊。在这种情况下由于钎焊料仍在熔融态，通过顶头19A或机械的管扩头19A的压力作用使钎焊料在壁之间流动，结果其中不存在钎焊料的部分间隙减少，而且钎焊料被挤出到外部焊缝，从而用钎焊料填充该部分，由此减少或消除台阶。
此外，当使用水冷结构的顶头19A和或冷却介质喷嘴13时，熔融钎焊料被大致急冷到凝固点，最好冷到钎焊料的凝固点以下。由初级冷却作用可防止钎焊凹陷，在壁之间的压力焊接可保持，而晶拉生长可抑制。
从加热装置2运送的多缠绕管状体12被置于顶头19A或机械的管扩头下放置的冷却装置的第二冷却装置中，由此，各壁之间的钎焊料被彻底凝固，从而完成钎焊。
在该实施方案中，如图10所示，还可采用高频加热线圈15取代电阻发热系统作多缠绕体的加热装置。在这种情况下，由于不需要电源辊，只要在加热装置的入口和出口提供导向辊16就可满足需要。此外作为多缠绕管状体的加热装置，例如，在JP-B-2904613中已知的普通加热炉可用作钎焊炉。此外，在如图2所示正好在多缠绕管状体的模压顶头19A之前或之后提供加压辊6的情况下，如图11和12所示，由于多缠绕管状体的最外的壁(焊缝部分)的一端由压力成形辊6从外侧强迫加压，所以它与内壁吻合并紧密粘合，从而更有效地防止外焊缝部分脱开。此外如图3所示，压力辊6可用模取代。
然后，参考图13-17，通过第三实施方案说明本发明。
图13是说明作为第三实施方案的一个实施例的设备的整体结构的示意图，图14是说明在上述设备中的管状体压焊部分的另一个实施例的示意图，图15是说明在上述设备中的多缠绕管状体另一个加热装置的示意图，图16是说明该实施方案设备的又一个实施例的一部分的示意图，图17是说明该实施方案设备的再一个实施例的一部分的示意图。在第三实施方案中设置带有一组或多组管状体加压辊6和在邻近加压辊下游处的一组夹送辊20的传递速度变化装置作为在径向将加过热的多缠绕管状体12的相互压力焊接辊的装置，同时通过加热将钎焊料保持在可流动的温度。在第三实施方案中，与第一和第二实施方案中相同的部件也标有相同的标号。
在第三实施方案中，多缠绕管成形设备1也包括，例如多级成形辊1-1并具有象上述每个实施方案一样的使由开卷机(末示出)开卷的带材1-1连续形成圆柱形的结构。此外，由管状体运送辊1-4运送的多缠绕管状体12的加热装置采用了，例如，使用多对电源辊(旋转电极)的电阻热产生系统，它们如图13所示，在直线方向上适当相隔安置。配置管状体加压辊6和运送辊20作为改变多缠绕管状体12的运送速度的装置。其中管状体加压辊2例如是三辊型结构的辊，它包括一组如图2所示的三个辊6-1，并具有从外部径向均匀压在成形设备1中成形的多缠绕管状体12的外周表面的结构。使管状体加压辊20的孔型的曲率半径等于或稍小于多缠绕管状体的外周的，即多缠绕成形设备1的最后辊的曲率半径，以便对多缠绕管状体均匀施加压力。另一方面，以适当的间隔在邻近管状体加压辊6的下游处安装夹送辊20，以便通过使夹送辊20的直径大于加压辊6的直径或通过改变转速以夹送辊20和管状体加压辊5之间管状体轴的方向向管状体施加拉力。夹送辊20最好按象管状体加压辊6一样的三辊型结构制成。由于在管状体轴方向上对管状体施加拉力，所以对管状体引起了减小直径作用，而且各壁被在熔融态下相互压力焊接其中钎焊料被加热，以便获得流动性。
由于多缠绕管状体的壁必须被径向压力焊接，而同时在多缠绕管状体12的壁之间的钎焊料仍处于熔融态，所以将管状体加压辊6和夹送辊20安装在加热装置2的内部和冷却装置3入口之间的位置。但是它们不必如图3那样正好被安置在最后电源辊4之后，但是，通过将这些辊设置在例如最后电源辊4和前一阶的电源辊4之间也可获得类似的功能和作用。
冷却介质喷嘴13可正好安置在运送辊20之后，作为第一冷却装置，在压力焊接后尽可能快的径向冷却多缠绕管状体，从喷嘴喷射冷却介质可急冷多缠绕管的外周表面，并通过喷嘴喷射将熔融态的钎焊料急冷到大致凝固点，最好急冷到钎焊料凝固点之下。
另一方面，在管状体加压辊6或夹送辊20的下游处安置冷却装置3，它适用于急冷熔融钎焊料大致到钎焊料的凝固点，并具有安置许多冷却介质喷嘴(末示出)的结构，以便可象上述每个实施方案一样均匀地冷却多缠绕管状体的外周表面。
冷却装置3最好包括带有冷却介质喷嘴的第一冷却装置和带有安置在管状体加压辊6或夹送辊20下游处的冷却装置的第二冷却装置，并大致到钎焊料的凝固点的急冷，及对多缠绕管的冷却也可在冷却装置3中进行。
在钎焊料的熔融态下，以管状体加压辊6和夹送辊20之间的管状体轴的方向对管状体施加拉力。在这个例子中，由于在每个辊之间的钎焊料仍处于熔融态，所以它在壁之间流动，减少了其中不存在钎焊料的间隙，并将钎焊料挤出到外焊缝部位，结果使钎焊料填充该部位，由此减少或消除间隙。同时，多缠绕管状体的最外的壁(焊缝部分)的一端通过径向压力焊接与内壁吻合并紧密粘合，从而防止焊缝外部脱开。
此外，最好将多缠绕管状体12通过最好正好安装在夹送辊20之后的冷却介质喷嘴13进行初级冷却，将熔融态的钎焊料大致急冷到钎焊料的凝固点，最好低于其凝固点。这种初级冷却作用可防止钎焊凹陷，并在壁之间保持压力焊接状态，和抑制晶粒生长。另一方面从加热装置运送来的加了热的管状体12通过安置在夹送辊20下游的冷却装置3进行二次冷却，借此，将多缠绕管状体的外周表面冷却，并将每个壁之间的钎焊料彻底凝固，从而完成钎焊。
此外，如图14所示，作为第三实施方案的另一个实施例，一个加压装置，例如与图3所示的管体压力辊6或模7相同的三辊型加压辊21，被正好安置在包括管状体加压辊6和夹送辊20的管状体传送速度变化装置之前或之后，即正好在管状体加压辊6之前或正好在夹送辊20之后。这可进一步减少在每个壁之间的不存在钎焊层的间隙，此外，可更有效地消除焊缝外部的台阶。
此外，通过如第一实施方案中那样上加压辊21或模7的水冷结构，则加压装置还可起到将钎焊料大致急冷到钎焊料的凝固点或最好低于其凝固点的初级冷却装置作用。
此外，作为多缠绕管体的加热装置，可如图15所示那样采用高频线圈15取代电阻发热系统。在这种情况下，由于不需要电源辊，所以仅在加热装置的入口提供导向辊16就足够了。作为多缠绕管状体的加热装置，可象上述每个实施方案中一样，比如可使用在JPO-B-2904613中已知的普通加热炉。此外，如图8已示那样，它还可适用于形成多缠绕管状体2，将该管体切成预定长度，将切成预定长度的管状体通过夹送辊14运送到加热装置12中，熔化钎焊料，然后通过冷却装置3冷却和凝固熔融钎焊料。
此外，每个实施例都示出了，在将钎焊料加热成可流动状态，然后径向相互压力焊接多缠绕管状体的壁之后，通过管状体加压辊6和夹送辊20在管状体轴的方向上对管状体施加拉力的情况。可供选择的是，可将主管状体加压辊6安置在管状体12加热之前或加热期间的位置上，夹送辊20可安置在钎焊料加热成可流动状态的位置上，它们可紧靠着管状体。即如图16所示管状体加压辊安置在高频加下线圈15的上游端，而夹送辊20安置在该线圈的下游端。因此当钎料通过管状体加压辊6加压时，它仍是固态或软化状态，在通过高频加热线圈15后它转变成可流动状态，然后通过夹送辊20施加拉力。此外，如图17所示，在通过电阻发热体用辐射/对流钎焊加热炉的情况下，管状体加压辊6被安置在电阻加热元件22之间，夹送辊20被安置到电阻加热体的下游，在钎焊料软化的状态下，管状体12紧靠着加压辊6，然后在钎焊料进一步加热并熔化状态下，钎焊料紧靠着运送辊20。重要的是，当钎焊料在可流动状态时使钎焊料至少同夹送辊20接触。
由图18(A)和(B)所示照片可看出，在由多缠绕管制造设备(特别是图1所示的设备)制造的本发明多缠绕管中，获得粘合良好的薄铜层，在每个辊之间没有其中不存在钎焊层的间隙，外焊缝用钎焊料填充，结果获得高质量管，它的已形成的整个周围表面的是基本上光滑的。
本发明已按这样的情况解释通过径向相互压力焊接管状体壁施以钎焊，接着在多缠绕管状体的壁之间的钎焊料被加热到可流动温度状态下冷却。可供选择的是，通过参照本发明的所述的各种压力焊接方法，可通过对壁的相互压力焊接施加钎焊，同时将多缠绕管状体的之间的钎焊料加热到低于钎焊料可流动温度和高于管状体基材的软化点的温度，然后再加热钎焊料，以使钎焊料流体化。
参考图19说明上述实施方案的一个实施例，多缠绕管成形设备1，例如包括多级成形辊1-1和最终成形辊1-2将来自开卷机的已开卷的带材11连续形成圆柱形。此外加热装置采用了带有多对电源辊(旋转电极)4电阻发热系统，它们以直线方向相互以适当距离间隔开，并被分成第一加热部分2-1和第二加热部分2-2。在加热装置的内部存有非氧化气氛或还原气体气氛。
安置在加热装置中被分别隔开的第一加热部分2-1适于将钎焊料加热到低于其流态而高于管状体基材软化点的温度，而第二加热部分2-2适于将钎焊料加热成熔融态。加热装置2中的加热部分2-1由直流电源将电流通过多对电流辊4供到管状体，通过管状体产生的电阻热将钎焊料加热到低于钎焊料可流动点和高于管状体基材软化点的温度，由于基材是SPCC，而钎焊料是铜，所以该温度高于800-850℃而低于1083℃。
接着，通过加压成形辊6在加热状态下从外部以径向基本均匀地对多缠绕管加压，并通过加压以径向将多缠绕管的壁相互压力焊接，由于基材在此情况下达到软化温度，最好达到结晶温度，所以即使在正常温度下使管状体成形时，由于成型工具的磨损物掺到成形设备1中，成形设备的调整不完善，细长的卷曲的带材11的各部分机械性能和尺寸的分散，及由于成形阶段的加工硬化而在管状体的各壁之间形成管状壁粘合不严的间隙，通过软化而将基材多缠绕管状体的壁相互压力焊接，从而由于在每个壁之间的钎焊料层的紧密粘合而消除了这种间隙。
接着，使钎焊料成熔融态，在多缠绕管状体的壁之间流动，然后在通过具有与第一加热部分2-1类似的加热装置的第二加热部分2-2使内壁更吻合和紧密地粘合和钎焊的状态下钎焊，结果在每个壁之间不存在钎焊层的间隙被消除，从而防止多缠绕管状体的内外壁(焊缝部分)1的一端脱开。
作为在该实施方案中欲使用的另一种压力焊接装置的加热装置和冷却装置，它们可如同在上述每个实施方案中一样地被使用。
如上所述，本发明可提供下述有益的效果。
(1)由于可获得这样的多缠绕金属管，其中外焊缝部用钎焊料填充从而填满了间隙，而且外周表面基本光滑，当将一个树脂管或O形环从外部安在此整个多缠绕金属管之上时，该元件的内周表面和管之间不形成间隙，从而获得有高密封性能的多缠绕金属管。
(2)由于在钎焊料熔融态将壁相互压力焊接，所以就可能获得令人满意粘合的，几乎没有间隙的多缠绕金属管，而在该间隙中每个壁之间是不存在钎焊料的。
(3)即使在多缠绕体壁之间，由于在多缠绕体成形步骤中成形工具的磨耗，和带材每个部分机械性能和尺寸的分散而形成了间隙，但仍可防止内外焊缝部分之间的脱开。
(4)由于多缠绕管状体的初级冷却是在径向压力焊接后同时或尽可能快地进行，所以可防止钎焊凹陷，从而获得光滑的外表面，这可便于后续的覆镀处理等，并能保持壁之间的压力焊接状态并抑制晶柱生长。
(5)由于在通过加热释放基材中因成形的而产生的残余应力之后或此间再将壁相互压力焊接，所以不再需要顾及带材的机械性能，如弹性回复和每个部分尺寸的分散等来选择材料，因而选择材料的范围可以扩大。
(6)由于在相互的径向压力焊接状态下相互钎焊多缠绕金属管的壁，故钎焊料层的厚度可减小，从而可能降低随钎焊料层增加而引起的脆性，并可减少所用钎焊料的量。
权利要求
1.一种多缠绕金属管，其中外焊缝部分用钎焊料填充，从而形成完全光滑的外周表面，壁完全用钎焊料相互粘合而不留下间隙。
2.一种制造多缠绕金属管的方法，它包括将多缠绕管状体的壁以径向相互压力焊接，同时通过加热至少在形成多缠绕形式的管状体的壁之间的钎焊料外周处于可流动温度，然后将其冷却。
3.权利要求2的制造多缠绕金属管的方法，其中该方法使用至少一个基本均匀地和自外侧径向地压此管状体外周表面以便压力焊接多缠绕管状体的壁的步骤，一个从内侧径向地和基本均匀地对管状体内周表面加压的步骤或一个对管状体以其轴向施加拉力的步骤。
4.权利要求3的制造多缠绕金属管的方法，其中在径向压力焊接后同时或尽可能快地进行初级冷却，然后接着进行第二次冷却。
5.权利要求3的制造多缠绕金属管的方法，其中通过在径向压力焊接之后同时或尽可能快地进行的初次冷却将可流动状态的钎焊料大致急冷到钎焊料的凝固点。
6.权利要求3的制造多缠绕金属管的方法，其中通过电阻加热装置或高频加热装置对钎焊表面进行加热。
7.权利要求6的制造多缠绕金属管的方法，其中电阻加热装置使用直流电流。
8.一种制造多缠绕金属管的设备，它包括将带材形成多缠绕管状体的成形装置，熔化多缠绕管状体壁之间钎焊料的加热装置和凝固熔融钎焊料和冷却管状体的冷却装置，其中至少一个用于以径向相互压力焊接多缠绕管状体壁，以使钎焊料流动的装置被配置在加热装置内部和冷却装置入口之间。
9.权利要求8的制造多缠绕金属管的设备，其中压力焊接装置包括至少一个从外侧以径向对管状体外周表面基本均匀加压的装置，从内侧对管体内周表面基本均匀加压的装置或在管状体轴方向对管状体施加拉力的传递速度变化装置。
10.权利要求9的制造多缠绕金属管的设备，其中从外侧压力焊接装置包括一组或多组加压辊或一个或多个模。
11.权利要求9的制造多缠绕金属管的设备，其中从内侧压力焊接的装置包括用于扩大多缠绕管状体直径的一个顶头或一个机械的管扩头。
12.权利要求9的制造多缠绕金属管的设备，其中以管状体轴方向施加拉力的装置包括一组或多组管状体加压辊和一组邻接该加压辊下游的夹送辊，并包括使夹送辊直径大于加压辊直径或提高旋转速度的传递速度变化装置。
13.权利要求8的制造多缠绕金属管的设备，其中冷却装置包括将钎焊料大致急冷到其凝固点的初级冷却装置和将管状体大致冷却到室温的第二冷却装置，上述初级冷却装置含有至少一个配置的冷却介质喷嘴，以便冷却多缠绕管体的外周表面。
14.权利要求10或12的制造多缠绕金属管的设备，其中该组加压辊具有三辊结构。
15.权利要求14的制造多缠绕金属管的设备，其中加压辊孔型的曲率半径等于或稍小于多缠绕管状体横断面的曲率半径。
全文摘要
能够以低成本制造高质量多缠绕金属管的方法在多缠绕壁间和焊缝处有满意的粘合。通过使用至少一个从外侧以径向基本均匀地对管状体外周表面加压的步骤，一个从内侧以径向对管状体内周表面基本均匀地加压的步骤或一个在管状体轴方向对管状体施加拉力的步骤相互压力焊接多缠绕管状体的壁。然后将其冷却，同时至少将在多缠绕管状体的壁之间的钎焊料的外周通过加热保持在可流动温度。
文档编号F16L9/00GK1139596SQ9610434
公开日1997年1月8日 申请日期1996年2月15日 优先权日1995年2月15日
发明者滝川一仪, 高桥辉久 申请人:臼井国际产业株式会社