熱交換用鋁板帶箔材生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制分析

金繼勇

（上海能源鋁板帶廠，上海 221600）

針對鋁板帶箔最早是被運(yùn)用在汽車的熱傳輸材料上的，而且在20世紀(jì)70年代被大規(guī)模地運(yùn)用，當(dāng)時(shí)因石油危機(jī)，使得汽車制造商必須通過減輕汽車的重量來實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料的目的，當(dāng)時(shí)，銅作為熱交換材料時(shí)不能實(shí)現(xiàn)減輕汽車重量的要求。通過多次研究，發(fā)現(xiàn)鋁作為熱交換材料有著很多的優(yōu)勢，其中就包括其價(jià)格沒有黃銅高；其重量也相對較輕，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)省燃料的目的；并且鋁進(jìn)行釬焊后牢固性也相對較高；防腐鋁合金的使用壽命也相對較長，且能夠再回收進(jìn)行循環(huán)利用。由此可見，鋁作為熱交換材料是非常有效的，這也就要求在熱交換用鋁板帶箔材生產(chǎn)時(shí)應(yīng)重視質(zhì)量的控制，以此增強(qiáng)鋁板帶箔材質(zhì)量，并發(fā)揮其在熱交換中的作用。

1 熱交換器的鋁化率趨勢分析

針對鋁的特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)熱交換器是比較適合運(yùn)用鋁制造的器件。因鋁的散熱器質(zhì)量要比銅減少大約20%以上，且加工費(fèi)也是大致相同的。這使得很多汽車產(chǎn)品中的空調(diào)器都是運(yùn)用鋁材來制造的。針對散熱器鋁化率情況來看，在歐洲有95%，美國大致在80%左右。而在我國2000年以前，多數(shù)汽車都是以銅散熱器為主要部件，占據(jù)總比例的92%以上，但隨著時(shí)代的不斷發(fā)展、科技的不斷進(jìn)步，我國的鋁散熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，并且由鋁制的內(nèi)冷卻器、加熱器心部等器件也得到了有效的推廣和運(yùn)用。

在很多汽車行業(yè)中，其熱交換部分都是以鋁材為主，而且鋁材也有不同的規(guī)格，包括板、帶、箔以及復(fù)合帶(箔)等形式，整體的品種規(guī)格相對較多，且對質(zhì)量的要求也是相當(dāng)高的。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，汽車用散熱器也在逐漸向著輕便、小型、高性能以及低成本等方向不斷前行，這也將鋁散熱器的優(yōu)勢更好地發(fā)揮出來，使得很多汽車中的散熱器制造也逐漸鋁制化。

2 我國鋁板帶箔生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

2.1 鋁板帶箔的生產(chǎn)企業(yè)

我國是在20世紀(jì)50年代才真正形成了一定規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)，為鋁板帶箔生產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展提供了一定的條件。隨著改革開放以及經(jīng)濟(jì)浪潮的不斷推動(dòng)，行業(yè)發(fā)展也向著新態(tài)勢不斷前行，企業(yè)的數(shù)量也在增加，整體的產(chǎn)能規(guī)模也在進(jìn)一步提高。針對當(dāng)前我國的鋁加工行業(yè)的存續(xù)企業(yè)有2358家，其占據(jù)總企業(yè)數(shù)量的65%左右；而在業(yè)企業(yè)數(shù)大致占比在19%左右；注銷的企業(yè)數(shù)量占據(jù)總企業(yè)數(shù)10%左右。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國的鋁加工企業(yè)規(guī)模產(chǎn)能卻呈現(xiàn)有待提升的趨勢。

2.2 鋁板帶箔行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模

隨著21世紀(jì)的到來，我國鋁板帶箔行業(yè)的年產(chǎn)量也呈現(xiàn)出逐年提升的趨勢。2003年，我國鋁板帶箔行業(yè)的產(chǎn)量已達(dá)到130萬噸，而且鋁箔的產(chǎn)量也突破了40萬噸。2008年，我國鋁板帶箔行業(yè)的產(chǎn)量已超過608萬噸，相比2003年的產(chǎn)量有了大幅的提升。2015年，行業(yè)產(chǎn)量超過1432萬噸，可以說我國鋁板帶箔行業(yè)的年產(chǎn)量呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢。針對我國近幾年在鋁板帶箔行業(yè)產(chǎn)量數(shù)據(jù)做整合分析發(fā)現(xiàn)，整體產(chǎn)量呈現(xiàn)出高速攀升的態(tài)勢。實(shí)現(xiàn)鋁板帶箔產(chǎn)能迅速提升的關(guān)鍵是工藝技術(shù)的提升，與生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量逐漸增多有極大的關(guān)系。

2.3 鋁板帶箔生產(chǎn)行業(yè)

針對我國的鋁板帶箔生產(chǎn)企業(yè)整體的數(shù)量與總產(chǎn)能呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢，從國際角度來講，是有極大意義和作用的。但從我國行業(yè)實(shí)際情況來看，還存在一定的劣勢。其中企業(yè)間的規(guī)模和能力呈現(xiàn)一定的差距，因我國鋁板帶箔企業(yè)中多以小型企業(yè)為主，整體的生產(chǎn)設(shè)備有待改善和優(yōu)化，因此，使得行業(yè)年產(chǎn)量要低于國際水平；另外，因資源利用率相對偏低，難以滿足節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)要求。對此，要注重我國鋁板帶箔生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)劃，加大扶持力度，結(jié)合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和要求，注重生產(chǎn)水平的提升，優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)鋁板帶箔生產(chǎn)質(zhì)量和效率，以此為行業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 熱交換用鋁板帶箔材生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制對策

3.1 優(yōu)化熔煉與鑄造過程

要想進(jìn)一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量，那么就要針對其生產(chǎn)源頭進(jìn)行控制與優(yōu)化。所以，在熔煉與鑄造工作開展前，應(yīng)針對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，并落實(shí)想要的標(biāo)準(zhǔn)，確保原材料質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在實(shí)際工作中，熔鑄的原料包括廢料(回收廢料等)、中間合金以及原鋁錠等。其中在運(yùn)用廢料時(shí)，應(yīng)針對廢料化學(xué)成分做嚴(yán)格且縝密的監(jiān)控，對這一部分的控制標(biāo)準(zhǔn)要比一般的國際標(biāo)準(zhǔn)還要嚴(yán)格。而要想確保該工作有序開展，應(yīng)落實(shí)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)取樣檢驗(yàn)流程，借助高級光譜分析儀開展相應(yīng)工作等。在運(yùn)用光譜儀時(shí)會(huì)測定出較多的元素，測量好的元素主要包括鈣、鈹、鈉等。

針對釬焊金屬工作，主要形式就是以純鋁為基礎(chǔ)，添加合金元素，其中關(guān)鍵元素就包括硅。通過將低雜質(zhì)的硅添加其中，能夠獲得更優(yōu)質(zhì)的釬焊鑄錠。硅元素在加入熔體金屬時(shí)，要重視的是運(yùn)用有效措施來杜絕氧化問題的出現(xiàn)。例如，運(yùn)用高純硅粉，借助噴槍將其噴射進(jìn)熔體液面中。對于該方法和向爐中投擲硅塊的方法相比是非常有效的。而針對后續(xù)鑄造工作，要科學(xué)有效地控制鑄造的溫度、鑄造時(shí)的速度以及冷卻速度等，以此杜絕在鑄造時(shí)出現(xiàn)問題，從而為提升鑄錠的質(zhì)量提供保障。

根據(jù)實(shí)際的情況，科學(xué)開展熔煉與鑄造工作，是能夠提供各種尺寸的芯層、釬焊層以及觸水層和鑄錠的。鑄造工作完成后，如果出現(xiàn)缺陷問題一般都是會(huì)在鑄錠表面或是頭尾。而要想減少或是杜絕鑄錠出現(xiàn)缺陷問題，那么可以開展頭尾鋸切，由此清除頭尾缺陷問題，之后再通過銑面來實(shí)現(xiàn)消除鑄錠表面氧化物以及偏析物等情況。針對開展銑面工作時(shí)，要結(jié)合相關(guān)規(guī)定，對需要進(jìn)行銑削表面的鑄錠進(jìn)行質(zhì)量以及厚度的控制，因芯層鑄錠的銑削厚度是會(huì)對最終產(chǎn)品復(fù)合率帶來一定影響的，對此要重視銑削工作的開展。并且為了更好地優(yōu)化鑄錠內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，那么會(huì)在銑面前有效地開展鑄錠均勻化處理，以此確保鑄錠質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 有效開展復(fù)合與熱軋工作

（1）復(fù)合工作的開展。在完成了鑄錠銑面工作后，應(yīng)對釬焊層合金鑄錠開展加熱熱軋工作。實(shí)施加熱工作時(shí)，要重視的是以正確加熱程序?yàn)榛A(chǔ)，主要就是防止由于金屬材料升溫太快，而導(dǎo)致金屬溫度高于金屬熔點(diǎn)，最終引發(fā)過燒問題。在確保鑄錠加熱滿足熱軋溫度后，再開展熱軋工作，另外，在該工作中應(yīng)重視的就是釬焊板最終的厚度和釬焊板邊部的具體情況，由于釬焊板厚度是關(guān)乎能否得到正確復(fù)合率的重要環(huán)節(jié)，一旦釬焊層邊部情況未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，那么，會(huì)導(dǎo)致板材最終工序的成品率有所降低，難以提升其整體質(zhì)量。確保釬焊板滿足軋制規(guī)定的厚度要求后，應(yīng)借助液壓剪將板材進(jìn)行剪切，并控制好其剪切的長度，以此為復(fù)合操作提供基礎(chǔ)。針對該工作中，需要準(zhǔn)備的板材種類主要包括釬焊層以及觸水層等，其厚度應(yīng)結(jié)合各復(fù)合率要求來決定，一般都是在6～50mm。完成了芯層鑄錠以及釬焊層板材的準(zhǔn)備工作后，就可以進(jìn)行復(fù)合工作，其復(fù)合的關(guān)鍵目的在于將芯層鑄錠和釬焊板進(jìn)行牢固地結(jié)合，其中要借助加熱與熱軋的形式開展工作。

開展復(fù)合焊接工作時(shí)，要確保所焊縫處保持連續(xù)均勻，而且在開展焊接前應(yīng)清理釬焊板、芯層鑄錠的表面，確保釬焊板的表面以及芯層鑄錠表面油脂以及灰塵等清除干凈。一旦其表面出現(xiàn)雜質(zhì)，那么芯層和釬焊板間會(huì)出現(xiàn)氣泡，對其質(zhì)量會(huì)帶來嚴(yán)重影響。另外，復(fù)合工作前應(yīng)做到測量芯層以及釬焊層間厚度，之后在將所有的數(shù)據(jù)以及鑄造標(biāo)號等共同輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以備后續(xù)查閱。

（2）科學(xué)開展熱軋工作。針對完成復(fù)合后的材料，需要在加熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，滿足450～500℃才能進(jìn)行軋制。前幾道的熱軋工作是非常重要的部分。在進(jìn)行軋制工作時(shí)，如果釬焊板與芯材鑄錠間未能良好結(jié)合，那么，其兩者間將會(huì)出現(xiàn)不同的變形，只有確保其兩者間良好結(jié)合，才能保障兩者變形一致。而要想確保所生產(chǎn)的材料有嚴(yán)格公差，就要了解軋制時(shí)所呈現(xiàn)的壓下量、各合金、各合金組合的具體變形情況等，而這些內(nèi)容要在生產(chǎn)實(shí)踐中才能得到。開展熱軋工作時(shí)，其中的乳化液作用非常關(guān)鍵，因此要對其做到全面監(jiān)控。只有確保熱軋板型滿足要求，才能確保熱軋工作輥型滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，在對工作輥型進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)以乳化液為基礎(chǔ)來對熱軋變形接觸為主進(jìn)行合理的冷卻與潤滑。而且乳化液也能對板材的表面進(jìn)行有效的清洗，對于復(fù)合材料熱軋，應(yīng)確保軋機(jī)保持穩(wěn)定后才能開展軋制工作。熱軋中應(yīng)重視對溫度、厚度、板型的控制，這是確保后續(xù)工作良好開展的關(guān)鍵。

3.3 有序開展冷軋施工

確保材料溫度冷卻到室溫后，就可以進(jìn)行冷軋操作。針對復(fù)合材料冷軋操作和一般性的工業(yè)材料冷軋形式大致相同。但針對熱傳輸材料來說，很多客戶對于其厚度公差有著嚴(yán)格的要求，如厚度應(yīng)控制在0.1mm的翅片材料，它的公差主要控制在±0.005mm之間。另外，應(yīng)確保設(shè)備的能力Cpk值控制在高于1.33之間。針對各種用途不同熱傳輸材料機(jī)械性能有相應(yīng)的要求。一般采用的狀態(tài)包括H1X(H12～H18)或O態(tài)，其中的H1X狀態(tài)材料，要求在實(shí)現(xiàn)最終冷軋前開展成品退火，對于O態(tài)，是需要在進(jìn)行冷軋后開展成品退火。

在開展冷軋各種時(shí)，應(yīng)以最終的壓下量控制以及退火程序設(shè)計(jì)讓熱傳輸材料所呈現(xiàn)的機(jī)械性能以及狀態(tài)等都可以滿足顧客需求。開展軋制工作時(shí)，要注重對軋制油質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)以及吹掃系統(tǒng)進(jìn)行合理的運(yùn)用，由此杜絕鋁材表面在實(shí)施退火時(shí)出現(xiàn)油斑，不然會(huì)導(dǎo)致客戶在進(jìn)行釬焊時(shí)出現(xiàn)問題和困擾。另外，值得注意的是，軋制時(shí)應(yīng)杜絕液壓油泄漏問題給軋制油帶來污染，需要對軋制油開展合理的過濾，并且也可以運(yùn)用軋制油膠質(zhì)測試以及黏度與添加劑含量監(jiān)控等形式確保軋制油質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。退火時(shí)，應(yīng)重視卷材放置的形式，各種合金、規(guī)格卷材要運(yùn)用相應(yīng)的退火工藝，這樣才能更好地確保油斑得到清除，并對其進(jìn)行合理的控制。

3.4 有效開展精整與包裝工作

針對實(shí)際運(yùn)用在生產(chǎn)汽車的熱交換器的熱傳輸材料，很多都是15～300mm寬度卷材為基礎(chǔ)，結(jié)合其最終使用途徑的不同，其材料主要包括翅片料、管料、頭板料以及側(cè)板料等。要想確保剪切工作更順利地開展，要確保材料在實(shí)施縱剪剪切時(shí)保持平整度。而且其材料在實(shí)施剪切前，如果必要，會(huì)開展連續(xù)張力矯直，由此實(shí)現(xiàn)卷材板形得到改善。在這樣工作中選擇良好的縱剪刀具是得到良好卷材邊部的重要部分，待完成剪切后的材料邊部情況，對于客戶良好的釬焊也是非常重要的，要確保材料側(cè)面和表面保持垂直角度，不能出現(xiàn)毛刺、錯(cuò)層以及扭曲變形等問題出現(xiàn)。完成縱剪工作后，要運(yùn)用真空吸盤以及其他輔助設(shè)施等，針對卷材結(jié)合需求開展水平、垂直等包裝發(fā)展。一些客戶會(huì)針對自身設(shè)備情況的差異，會(huì)對內(nèi)芯、包裝的高度、包裝的重量以及防潮和防腐等有不同的需求。

3.5 對質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)控制和檢測

針對整個(gè)生產(chǎn)過程中，必須對所有的工序開展嚴(yán)格且完善的質(zhì)量控制以及檢驗(yàn)工作，保障其完全滿足要求后才能將其轉(zhuǎn)入下一個(gè)工序。針對整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，要針對產(chǎn)品開展化學(xué)成分的檢驗(yàn)，厚度、寬度以及長度的測量，卷徑、機(jī)械性能以及復(fù)合率等進(jìn)行測試。針對較為特殊的材料，如抗塌陷材料，會(huì)對其開展抗塌陷性能的試驗(yàn)。針對這些工作的開展都是為了給客戶交付高質(zhì)量的產(chǎn)品，確保鋁板帶箔材產(chǎn)品滿足國家標(biāo)準(zhǔn)以及客戶需求。

4 結(jié)語

針對熱交換用鋁板帶箔材的產(chǎn)品的生產(chǎn)施工，要嚴(yán)格地按照國家標(biāo)準(zhǔn)以及客戶具體要求開展施工，確保其質(zhì)量得到良好的控制，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)施工標(biāo)準(zhǔn)，做到層層把關(guān)，只有如此，才能生產(chǎn)出滿足客戶要求和符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)鋁板帶箔材產(chǎn)品。