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)實現(xiàn)傳熱、承壓方面優(yōu)異特性的先進管材。具有承載能力強、輕量化、傳熱性能好的優(yōu)點,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)上比重進一步減小10％,換熱效率進一步提高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度難以保證,導(dǎo)致承載能力嚴重下降甚至失效,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)、物理實驗、數(shù)值模擬與工藝實驗相結(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、工藝進行了研究。最后,對可以實現(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行了分析,為實際生產(chǎn)微通道管時工藝參數(shù)優(yōu)化和擠壓模具設(shè)計等問題提供理論參考,并通過擠壓成形實驗,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)量進行了評估,分析了分流模擠壓過程中焊合面細觀空洞缺陷的形成、閉合機理,并利用Gleeble試驗機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)計制作了扁管面內(nèi)彎曲成形的實驗設(shè)備,進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,建立了彎曲成形缺陷的評估指標(biāo),分析了模具設(shè)計,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,通過實驗和仿真的方法研究了換熱器的無模彎曲過程,結(jié)合實驗和仿真的結(jié)果,驗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