程 顏，余 琪，2，楊 建，許鵬云

（1.江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096；2.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；3. 格林美股份有限公司，廣東 深圳 518101）

1 引言

TP2 銅又稱磷脫氧銅，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性，被廣泛用于制作冷連接管、熱交換用管及建筑用管等［1-2］。目前我國(guó)是全球第一大銅管生產(chǎn)、貿(mào)易和消費(fèi)國(guó)［3］。近年來(lái)，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，制造業(yè)不斷進(jìn)步，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，這也使得下游對(duì)TP2銅管的質(zhì)量要求提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)TP2銅管進(jìn)行了大量的研究，也取得了一定的成果。

肖永通等［4］探討了不同狀態(tài)對(duì)TP2 銅管組織和性能的影響。倪雪輝等［5］利用有限元仿真技術(shù)研究了半圓、橢圓及關(guān)節(jié)3種芯桿結(jié)構(gòu)對(duì)薄壁銅管彎曲成形質(zhì)量的影響，半圓芯桿可有效降低管材的壁厚減薄率，橢圓芯桿有助于改善銅管彎曲處的截面形狀。魯海洋等［6］研究了工作溫度對(duì) TP2 銅管組織與性能的影響規(guī)律。楊國(guó)富［7］研究了渦流探傷在銅管生產(chǎn)中的應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)。薛彥明等［8］研究了渦流探傷儀在內(nèi)螺紋銅管成型加工中的應(yīng)用，通過(guò)渦流探傷檢測(cè)內(nèi)螺紋銅管的缺陷，在缺陷處采用噴墨系統(tǒng)進(jìn)行探傷標(biāo)識(shí)，以便后續(xù)加工中挑選出有缺陷的銅管。

本文以Ф9.52mm TP2銅盤(pán)管為研究對(duì)象，針對(duì)TP2盤(pán)管探傷標(biāo)識(shí)的工作原理，分析探傷標(biāo)識(shí)的常見(jiàn)缺陷，研究標(biāo)識(shí)用墨水的成分、烘干溫度對(duì)標(biāo)識(shí)質(zhì)量的影響規(guī)律，優(yōu)化設(shè)計(jì)了探傷標(biāo)識(shí)裝置。

2 探傷標(biāo)識(shí)工作原理及常見(jiàn)缺陷

TP2銅盤(pán)管生產(chǎn)過(guò)程中因坯料、模具、工裝等影響會(huì)產(chǎn)生凹坑、氣孔、劃傷等不同的質(zhì)量缺陷，這些缺陷在后續(xù)加工應(yīng)用到空調(diào)等制冷設(shè)備內(nèi)會(huì)造成蒸發(fā)器、冷凝器的內(nèi)部泄漏，嚴(yán)重影響空調(diào)的使用壽命。在TP2銅盤(pán)管水平纏繞工序中需應(yīng)用渦流探傷儀，將此類有隱患的缺陷進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以便在后續(xù)加工中挑出。

銅盤(pán)管水平纏繞機(jī)組是TP2銅盤(pán)管生產(chǎn)的關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括放線機(jī)構(gòu)、探傷儀、噴墨標(biāo)記裝置、烘干裝置以及收線裝置組成。銅盤(pán)管經(jīng)過(guò)渦流探傷儀，通過(guò)渦流感應(yīng)判定銅盤(pán)管缺陷，當(dāng)檢測(cè)到缺陷時(shí)，給出噴墨標(biāo)記裝置信號(hào)，啟動(dòng)噴墨標(biāo)識(shí)裝置，完成銅盤(pán)管的缺陷標(biāo)記。

圖1 銅管纏繞機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

探傷標(biāo)識(shí)是將墨水噴在銅盤(pán)管的表面，為確保后續(xù)加工中標(biāo)識(shí)銅盤(pán)管的清晰，對(duì)標(biāo)識(shí)有明確的要求，如圖2所示，標(biāo)記長(zhǎng)度大于1000mm，銅盤(pán)管的標(biāo)識(shí)面積超過(guò)3/4。因墨水質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、噴墨裝置等影響，會(huì)產(chǎn)生標(biāo)識(shí)不良的銅盤(pán)管，常見(jiàn)的標(biāo)識(shí)缺陷如圖3所示，主要有噴墨拖尾、噴墨面積不足、噴墨淡三種類型。

圖2 噴墨標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)示意圖

圖3 常見(jiàn)標(biāo)識(shí)缺陷

3 探傷標(biāo)識(shí)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 墨水成分對(duì)標(biāo)識(shí)的影響

探傷標(biāo)識(shí)用墨水主要成分包含黑色素、高溫樹(shù)脂、丙酮和乙酸乙酯溶劑。各成分比例不同，對(duì)標(biāo)識(shí)有明顯的影響。為了研究標(biāo)識(shí)用墨水各成分對(duì)標(biāo)識(shí)質(zhì)量的影響，配置了不同配方的墨水在銅盤(pán)管水平纏繞機(jī)組上進(jìn)行試驗(yàn)，纏繞速度為350m/min，烘干溫度為220℃，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 成分對(duì)標(biāo)識(shí)質(zhì)量的影響

由表1可知，隨著黑色素比例的降低，標(biāo)識(shí)顏色逐漸偏淡，丙酮比例的增加，烘干速度不斷加快，黑色素的成分決定墨水顏色，丙酮成分決定墨水干的速度。為確保標(biāo)識(shí)顏色和干濕度的質(zhì)量，標(biāo)識(shí)用墨水成分按黑色素10%+高溫樹(shù)脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%的方案配置。

3.2 纏繞烘烤溫度對(duì)標(biāo)識(shí)的影響

在TP2銅盤(pán)管水平纏繞中，探傷標(biāo)識(shí)后銅盤(pán)管進(jìn)入烘干道，對(duì)墨水進(jìn)行在線烘干，烘干道的溫度對(duì)噴墨質(zhì)量有著直接的影響，為了研究烘干道溫度對(duì)標(biāo)識(shí)質(zhì)量的影響，選擇了不同的烘干溫度在銅盤(pán)管水平纏繞機(jī)組上進(jìn)行試驗(yàn)，纏繞速度為350m/min，墨水成分為黑色素10%+高溫樹(shù)脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 烘干溫度對(duì)探傷標(biāo)識(shí)的影響

由表2可知，隨著烘干溫度的增加，烘干速度不斷加快，當(dāng)溫度達(dá)到220℃時(shí)，達(dá)到探傷標(biāo)識(shí)質(zhì)量的要求。烘干是通過(guò)電加熱，溫度越高電耗也越高，綜合考慮銅盤(pán)管水平纏繞的能耗，烘烤溫度控制在220～230℃。

3.3 噴槍結(jié)構(gòu)對(duì)標(biāo)識(shí)的影響

噴墨標(biāo)記裝置是采用電磁閥控制探傷信號(hào)，通過(guò)壓縮空氣使墨水進(jìn)行霧化。裝置原始設(shè)計(jì)兩把噴槍與銅盤(pán)管垂直噴墨，存在質(zhì)量不穩(wěn)定的情況。為有效提升噴墨質(zhì)量，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了噴槍結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)的噴槍為互成120°的三把噴槍，噴槍與銅管的相對(duì)位置由原來(lái)的垂直調(diào)整為45°角，如圖4、圖5所示。創(chuàng)新設(shè)計(jì)后改善了探傷標(biāo)識(shí)的質(zhì)量。

圖4 噴槍結(jié)構(gòu)

圖5 噴槍位置

4 結(jié) 論

（1）隨著黑色素比例的降低，標(biāo)識(shí)顏色逐漸偏淡；隨著丙酮比例的增加，烘干速度不斷加快。黑色素的成分決定墨水顏色，丙酮成分決定墨水干的速度。為確保標(biāo)識(shí)顏色和干濕度的質(zhì)量，標(biāo)識(shí)用墨水成分按黑色素10%+高溫樹(shù)脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%的方案配置。

（2）隨著烘干溫度的增加，烘干速度不斷加快，當(dāng)溫度達(dá)到220℃時(shí)，達(dá)到探傷標(biāo)識(shí)質(zhì)量的要求。烘干是通過(guò)電加熱，綜合銅盤(pán)管水平纏繞的能耗，烘烤溫度控制在220～230℃。

（3）創(chuàng)新設(shè)計(jì)了噴槍結(jié)構(gòu)。噴槍由兩把噴槍改為互成120°的三把噴槍，噴槍與銅管的相對(duì)位置由原來(lái)的垂直調(diào)整為45°角。創(chuàng)新設(shè)計(jì)后改善了探傷標(biāo)識(shí)的質(zhì)量。