TP2盤管探傷標識關鍵技術研究

程 顏，余 琪，2，楊 建，許鵬云

（1.江西銅業加工事業部，江西 南昌 330096；2.中南大學機電工程學院，湖南 長沙 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］。目前我國是全球第一大銅管生產、貿易和消費國［3］。近年來，隨著工業的不斷發展，制造業不斷進步，市場的競爭也越來越激烈，這也使得下游對TP2銅管的質量要求提出了更高的要求。國內外學者對TP2銅管進行了大量的研究，也取得了一定的成果。

肖永通等［4］探討了不同狀態對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研究了半圓、橢圓及關節3種芯桿結構對薄壁銅管彎曲成形質量的影響，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 TP2 銅管組織與性能的影響規律。楊國富［7］研究了渦流探傷在銅管生產中的應用以及關鍵技術。薛彥明等［8］研究了渦流探傷儀在內螺紋銅管成型加工中的應用，通過渦流探傷檢測內螺紋銅管的缺陷，在缺陷處采用噴墨系統進行探傷標識，以便后續加工中挑選出有缺陷的銅管。

本文以Ф9.52mm TP2銅盤管為研究對象，針對TP2盤管探傷標識的工作原理，分析探傷標識的常見缺陷，研究標識用墨水的成分、烘干溫度對標識質量的影響規律，優化設計了探傷標識裝置。

2 探傷標識工作原理及常見缺陷

TP2銅盤管生產過程中因坯料、模具、工裝等影響會產生凹坑、氣孔、劃傷等不同的質量缺陷，這些缺陷在后續加工應用到空調等制冷設備內會造成蒸發器、冷凝器的內部泄漏，嚴重影響空調的使用壽命。在TP2銅盤管水平纏繞工序中需應用渦流探傷儀，將此類有隱患的缺陷進行標識，以便在后續加工中挑出。

銅盤管水平纏繞機組是TP2銅盤管生產的關鍵，結構如圖1所示，包括放線機構、探傷儀、噴墨標記裝置、烘干裝置以及收線裝置組成。銅盤管經過渦流探傷儀，通過渦流感應判定銅盤管缺陷，當檢測到缺陷時，給出噴墨標記裝置信號，啟動噴墨標識裝置，完成銅盤管的缺陷標記。

圖1 銅管纏繞機結構示意圖

探傷標識是將墨水噴在銅盤管的表面，為確保后續加工中標識銅盤管的清晰，對標識有明確的要求，如圖2所示，標記長度大于1000mm，銅盤管的標識面積超過3/4。因墨水質量、生產工藝、噴墨裝置等影響，會產生標識不良的銅盤管，常見的標識缺陷如圖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 噴墨標識標準示意圖

圖3 常見標識缺陷

3 探傷標識關鍵技術

3.1 墨水成分對標識的影響

探傷標識用墨水主要成分包含黑色素、高溫樹脂、丙酮和乙酸乙酯溶劑。各成分比例不同，對標識有明顯的影響。為了研究標識用墨水各成分對標識質量的影響，配置了不同配方的墨水在銅盤管水平纏繞機組上進行試驗，纏繞速度為350m/min，烘干溫度為220℃，試驗結果如表1所示。

表1 成分對標識質量的影響

由表1可知，隨著黑色素比例的降低，標識顏色逐漸偏淡，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。為確保標識顏色和干濕度的質量，標識用墨水成分按黑色素10%+高溫樹脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%的方案配置。

3.2 纏繞烘烤溫度對標識的影響

在TP2銅盤管水平纏繞中，探傷標識后銅盤管進入烘干道，對墨水進行在線烘干，烘干道的溫度對噴墨質量有著直接的影響，為了研究烘干道溫度對標識質量的影響，選擇了不同的烘干溫度在銅盤管水平纏繞機組上進行試驗，纏繞速度為350m/min，墨水成分為黑色素10%+高溫樹脂10%+乙酸乙酯35%+丙酮35%+余量10%，試驗結果如表2所示。

表2 烘干溫度對探傷標識的影響

由表2可知，隨著烘干溫度的增加，烘干速度不斷加快，當溫度達到220℃時，達到探傷標識質量的要求。烘干是通過電加熱，溫度越高電耗也越高，綜合考慮銅盤管水平纏繞的能耗，烘烤溫度控制在220～230℃。

3.3 噴槍結構對標識的影響

噴墨標記裝置是采用電磁閥控制探傷信號，通過壓縮空氣使墨水進行霧化。裝置原始設計兩把噴槍與銅盤管垂直噴墨，存在質量不穩定的情況。為有效提升噴墨質量，創新設計了噴槍結構。新結構的噴槍為互成120°的三把噴槍，噴槍與銅管的相對位置由原來的垂直調整為45°角，如圖4、圖5所示。創新設計后改善了探傷標識的質量。

圖4 噴槍結構

圖5 噴槍位置

4 結 論

（1）隨著黑色素比例的降低，標識顏色逐漸偏淡；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。為確保標識顏色和干濕度的質量，標識用墨水成分按黑色素10%+高溫樹脂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，當溫度達到220℃時，達到探傷標識質量的要求。烘干是通過電加熱，綜合銅盤管水平纏繞的能耗，烘烤溫度控制在220～230℃。

（3）創新設計了噴槍結構。噴槍由兩把噴槍改為互成120°的三把噴槍，噴槍與銅管的相對位置由原來的垂直調整為45°角。創新設計后改善了探傷標識的質量。