微通道多孔扁管成形加工關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、微通道鋁合金多孔扁管(簡稱微通道管)是一類利用微小孔徑和多孔密排結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳熱、承壓方面優(yōu)異特性的先進(jìn)管材。具有承載能力強(qiáng)、輕量化、傳熱性能好的優(yōu)點(diǎn),在高壓工況、高密度換熱和小型化制冷系統(tǒng)等方面具有良好的應(yīng)用前景,是多孔擠壓管材的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前,微通道管不斷向微小管徑方向發(fā)展。2009年,日本開發(fā)出0.2mm孔徑的第四代擠壓鋁合金微通道管,在0.5mm直徑管的基礎(chǔ)上比重進(jìn)一步減小10％,換熱效率進(jìn)一步提高30%。微通道管向極端管徑

2、的發(fā)展,是極端制造能力的一種體現(xiàn),對微通道管材成形中的應(yīng)用基礎(chǔ)問題進(jìn)行研究具有十分重要的意義。
　　 微通道管由于其尺寸小、排孔間壁薄且孔相互影響,分流模擠壓成形中焊合強(qiáng)度難以保證,導(dǎo)致承載能力嚴(yán)重下降甚至失效,此外,在微通道扁管的面內(nèi)彎曲過程中,會出現(xiàn)截面畸變,起皺及孔道畸變等各種缺陷。針對以上問題,本研究采用理論推導(dǎo)、物理實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬與工藝實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對目前微通道管成形方面的主要工藝——擠壓成形制備工藝,面內(nèi)彎曲成形

3、工藝進(jìn)行了研究。最后,對可以實(shí)現(xiàn)不同成形半徑平行流式換熱器的柔性彎曲制造的無模彎曲工藝進(jìn)行了研究。
　　 首先,對于微通道管擠壓成形制備工藝,本研究對具有高熱傳導(dǎo)率和耐腐蝕性的3003鋁合金微通道薄壁管的成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并對模具中分流室、焊合室的壓力及溫度分布,以及芯棒的受力情況進(jìn)行了分析,為實(shí)際生產(chǎn)微通道管時(shí)工藝參數(shù)優(yōu)化和擠壓模具設(shè)計(jì)等問題提供理論參考,并通過擠壓成形實(shí)驗(yàn),成功制備了具有國際領(lǐng)先水平的當(dāng)量直徑0.5

4、mm的17孔微通道管。由于微通道管擠壓焊合面多,且通道在應(yīng)用中處于高壓工況,因此焊合強(qiáng)度是擠壓成形的關(guān)鍵問題之一。本研究對對焊合質(zhì)量進(jìn)行了評估,分析了分流模擠壓過程中焊合面細(xì)觀空洞缺陷的形成、閉合機(jī)理,并利用Gleeble試驗(yàn)機(jī)模擬了擠壓成形中的焊合過程,獲得了工藝參數(shù)對焊合強(qiáng)度影響的關(guān)系曲線,有助于解決承壓鋁合金管材焊合縫處破壞的問題。
　　 其次,針對目前尚無針對微通道扁管彎曲(尤其是面內(nèi)彎曲)過程中畸變的研究的現(xiàn)狀,本研究

5、針對管在面內(nèi)彎曲成形過程中的畸變情況,設(shè)計(jì)制作了扁管面內(nèi)彎曲成形的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,進(jìn)行了彎曲成形過程的模擬仿真。根據(jù)微通道管彎曲變形特點(diǎn),建立了彎曲成形缺陷的評估指標(biāo),分析了模具設(shè)計(jì),管本身結(jié)構(gòu)參數(shù)對成形質(zhì)量的影響規(guī)律,對合理選擇工藝參數(shù)有較好的指導(dǎo)意義
　　 最后,本研究以微通道平行流式換熱器為研究對象,通過實(shí)驗(yàn)和仿真的方法研究了換熱器的無模彎曲過程,結(jié)合實(shí)驗(yàn)和仿真的結(jié)果,驗(yàn)證了換熱器無模彎曲的正確性,最后研究了無模彎曲過程中工藝參