K3換熱器脹后管口開裂問題解析-專業(yè)技術(shù)職務(wù)晉級論文

專業(yè)技術(shù)職務(wù)晉級論文K3換熱器脹后管口開裂問題解析摘要自2014年4月份K3產(chǎn)品正式量產(chǎn)后，K3換熱器的管口開裂問題一直困擾著兩器的生產(chǎn)，從2014年8月K3產(chǎn)能逐漸上升，從8月至11月份，K3換熱器開裂率高達(dá)5.93%，對兩器的正常生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的影響，該問題亟待得到解決。影響換熱器脹管后管口開裂問題的因素包含有設(shè)備、原材料、工裝工具以及操作方面，本文從微觀觀察、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和逆向驗證三個方向?qū)Q熱器管口開裂的影響因素進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)論，從彎管機切口狀態(tài)、插管后換熱器管口狀態(tài)和脹管后擴口一致性三個方面進(jìn)行改善，降低開裂率，減少對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。。【關(guān)鍵詞】K3換熱器脹管機開裂目錄一、K3產(chǎn)品引入背景 4二.Φ5銅管使用現(xiàn)狀 4三、K3換熱器開裂簡介 53.1開裂的定義和分類 53.2換熱器管口開裂的影響 63.3K3換熱器管口螺旋狀開裂原因分析 7四、K3換熱器管口開裂的解決辦法 104.1切口狀態(tài)改善 114.2斡口不良改善 114.3擴口一致性改善 124.3.1管腳差因素 124.3.2擴口器規(guī)格 13五.結(jié)果與展望 145.1本文的主要成果 145.2待完善的工作 14

一、K3產(chǎn)品引入背景研究表明：相比較大管徑的換熱器，采用Φ5.0管徑換熱器的管內(nèi)體積要小很多，而采用強化內(nèi)螺紋的Φ5.0銅管系統(tǒng)效率也更高，所以在相同的系統(tǒng)中，采用Φ5.0管徑換熱器替代Φ7.0管徑的換熱器，能夠減少制冷劑的充注量；減少量高達(dá)30%左右；另外Φ5.0管徑換熱器相對于現(xiàn)行Φ7.0管徑換熱器，預(yù)計降低18%左右的材料成本,我司K3產(chǎn)品的換熱器所用的內(nèi)螺紋銅管為Φ5.0管徑，在提高IPLV值的同時，降低原材料成本，并降低制冷劑充注量，在性能、噪音、風(fēng)片的單獨控制、人感及除菌等有其獨特的優(yōu)勢，為拓展出口市場，擴大國市場上都有很大的優(yōu)勢。二.Φ5銅管使用現(xiàn)狀K3換熱器生產(chǎn)需經(jīng)過沖片、彎管、插管、脹管、脫脂干燥五個工序完成，其所使用的銅管管徑為5mm，相比于Φ7和Φ9.52的銅管（圖1），Φ5銅管加工過程中多1~2次減徑成型，故銅管表面光潔度均差于大直徑的銅管，且相比于其他空調(diào)公司所使用的Φ5銅管（表1），我司所選用的Φ5銅管底壁厚為0.21mm，齒高為0.15mm，齒頂角為12°，底壁厚相對較薄，齒高高，齒頂角小，加工難度極大，從而在銅管成型和換熱器加工過程中，成型率低，加工質(zhì)量問題較多。表1：業(yè)內(nèi)Φ5銅管規(guī)格明細(xì)表

圖1：Φ9.52/Φ7/Φ5表面對比圖三、K3換熱器開裂簡介3.1開裂的定義和分類K3換熱器脹管后，按照開裂的方向可分為直線開裂（圖3）和螺旋線開裂（圖2）。圖2：螺旋狀開裂圖3：直線開裂直線型開裂（圖4），K3換熱器長官后沿著銅管管長方向開裂，上下呈一條直線，定義為直線型開裂。直線型開裂還包含純直線型開裂和先直線后斜線開裂，通過微觀觀察可發(fā)現(xiàn)，無論先直線后斜線開裂，抑或是全直線開裂，沿著直線開裂終點延伸處均有鋸齒狀的紋絡(luò)，該鋸齒狀的紋絡(luò)為內(nèi)螺紋銅管在加工過程中表面劃傷或者氣孔經(jīng)過拉伸、并縮頸后，傷點附近銅管壓覆與傷點之上，形成鋸齒狀的銅管缺陷，脹管后產(chǎn)生直線狀的開裂，故為明顯的原材料缺陷導(dǎo)致的換熱器不良。圖4：直線開裂微觀圖示螺紋狀開裂（圖5），K3換熱器脹管后沿著單條螺紋齒方向開裂，螺旋狀開裂可分為純螺旋狀開裂和先螺旋狀后直線開裂，經(jīng)微觀觀察，這兩種螺紋狀開裂沿著開裂終點延伸處并沒有明顯的原材料缺陷。圖5：螺旋狀開裂微觀圖示3.2換熱器管口開裂的影響換熱器管口開裂影響焊接效果，直線型開裂為銅管原材料表面缺陷導(dǎo)致，其缺陷長度無法確認(rèn)，對系統(tǒng)運行的壽命無法評估，故無論管口直線型開裂長度多少，均無法使用。螺紋狀開裂并無明顯的原材料缺陷，對于管口開裂長度不足杯型口一半的，可通過補焊等方法投入使用，但超過杯型口一半以上的，導(dǎo)致釬料外流較多，其余部分釬料無法充分滲透，補焊效果不明顯，故無法投入使用。K3投產(chǎn)初期，換熱器斜裂問題較為嚴(yán)重，斜裂率占比5~6%，產(chǎn)生大量的換熱器報廢，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，故本文針對換熱器斜裂問題產(chǎn)生的原因、對應(yīng)的改善對策以及實施效果進(jìn)行論述，并提供在問題解決過程中的思路和方法，望能有所益處。3.3K3換熱器管口螺旋狀開裂原因分析由于K3換熱器為我司最新引入的直徑為5mm管徑的新型換熱器，其所使用的設(shè)備以及工裝工具均為新定制設(shè)備，相應(yīng)工序的工藝標(biāo)準(zhǔn)并不明確，導(dǎo)致一些影響管口開裂的因素較多且不易被識別，比如彎管后管口狀態(tài)、插管后管口狀態(tài)、一次脹管后管口狀態(tài)、銅管尺寸以及二三次擴口后管口尺寸等這些因素均可以影響到K3換熱器的管口開累情況，如需要解決K3換熱器管口螺紋狀開裂問題，必須進(jìn)行過程質(zhì)量的統(tǒng)計、分析和改善。K3四方向機型所用換熱器共四種（表2），分別為RCI-28、RCI-40、RCI-71、RCI-80機型，其所用的銅管共計5種，機型和銅管對應(yīng)關(guān)系如表所示，其中2053/2098/2147三種規(guī)格的銅管均為無段差銅管，管心距為13.68mm，2143/2098規(guī)格銅管為段差為45mm長度銅管，管心距為11.69mm。表2：K3換熱器機型參數(shù)表機型片數(shù)銅管尺寸種類銅管尺寸外片中片內(nèi)片RCI-282221432098/RCI-402221432098/RCI-7133214320982053RCI-80322143/20982053針對K3換熱器開裂問題，從2014年8月至2014年11月底，對所有生產(chǎn)開裂的換熱器的開裂數(shù)量、開裂位置進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果詳見表3。表3：K3不良換熱器統(tǒng)計表圖6：K3換熱器開裂率表4：K3不良換熱器占比表機型RCI-80KRCI-71KRCI-40KRCI-28K不良換熱器數(shù)量561591不良換熱器占比69.1%18.5%11.1%1.2%表5：K3不良換熱器銅管占比表銅管尺寸2143/2098214320982053不良銅管率54.3%14.8%12.3%18.5%由統(tǒng)計的不良換熱器可知（表4），RCI-80FSKNQ機型占比50%以上，且其所用的2143/2098規(guī)格的銅管開裂率占比80機型總開裂率的80%（表5），而該規(guī)格銅管中2098長度側(cè)開裂率占比為64.59%，相比2143長度側(cè)銅管，彎管時芯軸桿不進(jìn)入該側(cè)管口，彎管后該側(cè)管口較小，不符合要求值（＜3.7mm），且切口形狀呈多邊形形狀，切口質(zhì)量較差（圖7）。表6：K3不良換熱器開裂銅管位置表圖7：正常管和不良銅管管口大小和管口狀態(tài)對比圖在換熱器生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)（表7），K3換熱器脹管前存在斡口問題，且脹管后三次擴口一致性差，在部分銅管管口超出上限值的情況下（7.0），補擴率接近20%左右，生產(chǎn)過程中，為減少補擴換熱器管口數(shù)量，調(diào)節(jié)擴口接近于上限位置，進(jìn)而增加管口開裂的數(shù)量。表7：換熱器擴口不良率統(tǒng)計表圖1.2圖1.2與換熱器管口有接觸的有翅片取放鋼針以及插管臺擋板工裝，在插管過程中，銅管將插管鋼針頂出翅片孔內(nèi)，直至擋板工裝處對銅管進(jìn)行定位，插管鋼針端部倒角角度以及倒角面光潔度、擋板工裝孔的對正情況均有可能導(dǎo)致銅管管口斡口問題，從而產(chǎn)生換熱器脹管后開裂問題。圖8：脹管前管口不良圖圖9：不良管換熱器脹后圖四、K3換熱器管口開裂的解決辦法經(jīng)過以上分析可知，影響開裂的主要因素為銅管管口切口狀態(tài)、插管后換熱器管口斡口情況以及脹管后換熱器擴口一致性，針對這三個方面，對相應(yīng)設(shè)備、工裝工具進(jìn)行排查，并進(jìn)行相應(yīng)改善。表8：K3換熱器管口斜裂改善對策表K3開裂問題點對應(yīng)改善方向改善項目改善方案彎管機切口狀態(tài)切刀切刀規(guī)格不同角度切刀試用更換周期記錄更換時間，制定更換周期點檢標(biāo)準(zhǔn)點檢標(biāo)準(zhǔn)制定退料桿狀態(tài)確認(rèn)確認(rèn)退料桿頭部狀態(tài)（有無磨損）進(jìn)刀一致性調(diào)整進(jìn)刀一致性芯軸頭與銅管對正情況確認(rèn)對正情況并調(diào)整斡口改善（插管臺和取片鋼針）擋板工裝新制方案制定新?lián)醢骞ぱb標(biāo)準(zhǔn)鋼針頭狀態(tài)確認(rèn)確認(rèn)鋼針頭部狀態(tài)擴口一致性改善管腳差確認(rèn)管腳差狀態(tài)擴口大小確認(rèn)擴口大小擴口器表面狀態(tài)確認(rèn)表面狀態(tài)（有無磨損、尺寸等）擴口器彈簧確認(rèn)彈簧規(guī)格改善可行性4.1切口狀態(tài)改善彎管機影響切口大小和切口狀態(tài)的因素很多，如切刀角度、退料桿狀態(tài)、進(jìn)刀一致性、芯軸頭和銅管對正情況等，通過排查，除了切刀角度外，其余均處于較為良好狀態(tài)，故從切刀角度入手，通過16°和18°兩種不同切刀彎制后銅管管口狀態(tài)可知，16°切刀切后的銅管管口大，且管口狀態(tài)好，但16°切刀使用壽命較短（如圖為磨損后切刀示意圖），為保證銅管切口狀態(tài)，同時避免切刀磨損后無法及時發(fā)現(xiàn)從而產(chǎn)生批次質(zhì)量不良，故對彎管機切刀壽命進(jìn)行統(tǒng)計可知，16°切刀使用壽命約3萬彎次，規(guī)定K3彎管機切刀3萬彎次進(jìn)行周期性更換，且產(chǎn)品首末件檢查、抽檢均對切刀狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，保證銅管管口質(zhì)量。圖10：16°正常切刀圖圖11：16°磨損切刀圖4.2斡口不良改善針對翅片取放鋼針端板進(jìn)行兩側(cè)倒角，倒角長度5mm，角度30°，并對倒角的圓錐面進(jìn)行打磨處理，去除表面毛刺，避免銅管管口接觸鋼針端板時，圓錐面不良導(dǎo)致銅管管口劃傷。圖12：改善后取片鋼針圖原始擋板工裝由不銹鋼板折彎制成（圖13/圖14），厚度為2mm，不易倒角，且容易變形，后全部更換為10mm厚度鐵板（圖15/圖16），邊緣進(jìn)行倒角打磨處理，更換后的換熱器穿管過程中銅管管口不良率基本消除。圖13：改善前擋板工裝圖圖14：改善前擋板工裝圖紙圖15：改善后擋板工裝圖圖16：改善后擋板工裝圖紙4.3擴口一致性改善脹管機影響管口擴口大小以及管口開裂的因素有銅管管腳差、脹球與管口的對正情況、擴口器規(guī)格、擴口器表面光潔度、擴口彈簧彈力等因素，經(jīng)排查確認(rèn)管口與脹球均處于對正狀態(tài)，擴口器使用原裝日本進(jìn)口擴口器，表面光潔度良好，且脹管后夾爪抓痕正常，故重點從擴口器規(guī)格尺寸上以及擴口彈簧彈力大小進(jìn)行改善。4.3.1管腳差因素彎管作業(yè)后對各通道銅管管腳差機型統(tǒng)計（詳見表9），各通道管腳差均在1mm之內(nèi)，且銅管長度均在2m以上，已經(jīng)達(dá)到彎管機銅管管腳差控制的極限水平，故管腳差方面因素保持現(xiàn)有狀態(tài)即可，重點對管口大小和管口形狀進(jìn)行改善。表9：彎管機各通道彎制銅管長度統(tǒng)計表4.3.2擴口器規(guī)格如圖所示，擴口器由擴口部分和導(dǎo)向部分組成，原有擴口器的圓錐面最大直徑為7.0mm（圖17），擴口器位置前移，換熱器銅管管口到達(dá)最大值7.0mm后，如果擴口器繼續(xù)前移，換熱器管口喇叭口外張，擴口銅管管口隨之脹大，擴口一致性差，圖18為改造后擴口器，擴口部分最大為6.7mm，擴口器前移，換熱器銅管管口到達(dá)最大值7.0mm后，如果擴口器繼續(xù)前移，換熱器管口喇叭口部分內(nèi)收，避免喇叭口繼續(xù)增大，有效保證擴口一致性，更改擴口器后換熱器擴口不良率為6.67%（詳見表10）。7.7.0(最大擴口尺寸)擴口部分導(dǎo)向部分6.6.7(最大擴口尺寸)擴口部分導(dǎo)向部分圖17：改善前擴口器圖示圖18：改善后擴口器圖示表10：改善后換熱器擴口統(tǒng)計表4.3.3擴口彈簧改善如圖19，其中A為現(xiàn)有彈簧，其彈簧絲直徑為3.5mm，彈簧勁度系數(shù)小，相同擴口行程下，彈簧收縮量大，擴口力小，故擴口一致性差，增加擴口彈簧彈簧絲的直徑，B為新更換彈簧，其彈簧絲直徑為4.5mm，彈簧勁度系數(shù)大，更換后其擴口不良率降低為0.93%（表11），有效保證擴口一致性。BABABABA圖19：改善前后彈簧圖示表11：改善后擴口尺寸統(tǒng)計表五.結(jié)果與展望5.1本文的主要成果通過微觀分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和逆向驗證來分析K3換熱器管口開裂問題的影響因素，確認(rèn)彎管機切口狀態(tài)、插管后換熱器管口狀態(tài)以及脹管后擴口一致性三個方面對K3換熱器進(jìn)行改善，并將改善項目納入日常點檢以及維護(hù)保養(yǎng)中，保證改善效果的穩(wěn)定性，通過以上改善，將K3換熱器開裂率從5%降低至0.05%（2016年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)）5.2待完善的工作針對K3換熱器開裂前期主要集中于設(shè)備、工裝工具方面，后續(xù)針對原材料的規(guī)格進(jìn)行改善（由2115規(guī)格更改為2312規(guī)格，正在認(rèn)定試驗中），從而達(dá)到降低不良率至0%的目標(biāo)?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進(jìn)電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應(yīng)用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應(yīng)用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的