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銅合金連續擠壓共性技術研發

時間:2016-09-29 瀏覽量: 字號:
 

  連續擠壓技術的新穎之處在于將在壓力加工中做無用功的磨擦力變為變形的驅動力和加熱源,從而成為一種高效節能的加工新技術。銅連續擠壓作為鋁連續擠壓技術的進一步延伸,一直受到國外一些學者和研究機構的重視。但由于銅的變形溫度高、變形抗力大,使工裝、模具過早失效這一難題,從而阻礙了這一技術在銅加工領域的應用。1998年11月,在亞洲線纜會議上,國外某公司發表了關于利用連續擠壓技術生產銅扁線的文章,展示了連續擠壓技術在銅加工方面應用的廣闊前景。與此同時,大連鐵道學院也在十余年連續擠壓技術研究的基礎上,于2002年開發出了銅扁線連續擠壓技術及成套設備。而銅合金比無氧銅具有更高的強度、硬度和耐磨性,且再結晶溫度還要高80-100℃,連續擠壓過程中對工裝、模具的要求更高。目前,國際上只有英、日、德等少數幾個工業發達國家可以用連續擠壓技術生產銅合金異型排。


  2005年,在本中心專家組討論的基礎上,對銅合金連續擠壓技術,組織了專題攻關小組,并采用技術轉讓的模式與鷹潭市安固銅業有限公司合作開發“連續擠壓無氧銀銅異型排制造技術”,我們為其提供小試技術成果(含模具設計),安固公司負責中試生產及工藝研究。并投入64萬元,購買了小試設備TLJ-120型小型連續擠壓機、銅合金成份檢測設備直讀式光譜分析儀。我們在小試研究中,研究解決了上引連鑄與連續擠壓技術的銜接、熱擠壓與銅合金的適應性研究和異型熱擠壓模的設計等關鍵技術問題。


  1、上引連鑄與連續擠壓技術的銜接

利用安固現有的上引連鑄機組生產鑄坯,對上引連鑄機組的工藝工裝進行更新改造,將原引鑄Φ20 mm的模具工裝改成Φ16mm或Φ12.5mm模具工裝(包括結晶器,石墨模等工裝更換),對原上引連鑄無氧銅桿工藝參數進行適當調整,根據含銀量的不同選擇不同的溫度,一般在1140-1160℃內改變,加快牽引速度,并對銅桿表面進行保護,以適應連續擠壓對坯料的要求;


  2、熱擠壓與無氧銀銅的適應性研究

  ——對坯料的保護:由于連續擠壓無氧銀銅異型排是在500-600℃的溫度下擠壓成形的,因此對坯料的要求必須干凈清潔,任何在該溫度下產生氣體的物質和臟物的帶入都將影響產品的質量;因此我們利用安固公司的上引連鑄爐,在試制過程中對坯桿做到嚴格保護,包括上引連鑄過程中的機械傳動和冷劫裝置的滴漏以及設備的車間環境的整潔,桿坯的復蓋保護等。


  ——掛銅和預熱:對于無氧銅來說掛銅并不困難,但對無氧銀銅來說由于再結晶溫度和高溫軟化溫度要比無氧銅高(約高80-100℃左右),因此掛銅相對困難,為此我們采取分步進行,首先用無氧銅或低銀合金進行加熱掛銅,預熱料采用無氧銅或低銀合金,預熱時間增長,預熱溫度比無氧銅高30-50℃左右,再進行進料正常擠壓。


  3、異型熱擠壓模的設計和模腔的修整

  ——模具的設計:連續擠壓是一種金屬流動過程,為使產品的內部組織均勻一致,模具設計必須合理,否則將出現材料不能充滿型腔的現象,應根據異型排尺寸的大小、寬厚比的不同以及收縮量的大小設計過渡區,定徑帶和出口區。模具工作表面必須光滑,材料能適應高溫工作環境的要求。


  ——模腔的修復:模腔在一次擠壓結束后,由于在高溫工作期間,特別是鼻子處會造成一定的的磨損變形和粘銅,因此必須進行修整和清理。否則將造成工藝參數變化等不利于產品質量的問題出現。模腔材料能適應高溫工作環境的要求。


  ——模腔的選材:我們通過選用適合用作無氧銀銅合金加工模具模腔的進口耐熱模具鋼材料,使模具模腔的使用壽命達到了30噸/付,擠壓輪的壽命達到了160噸/個。這就為企業批量生產、降低生產成本、提高產品的性能價格比和竟爭力奠定了堅實的基礎。


  通過一年多的研究,我們終于如期完成了該技術的小試成果研究,在國內率先把連續擠壓技術成功的運用于無氧銀銅異型排的生產,首創了連續擠壓無氧銀銅異型排制造技術。并順利通過了江西省科學技術廳組織的科技成果技術鑒定。專家一致認為:“連續擠壓無氧銀銅異型排工藝具有工藝先進、優質高效等特點,已經試生產出高性能的無氧銀銅異型排,具有廣闊的應用前景;該技術中采用科學的模具設計技術,自主研制出適用于該工藝的高質量整套模具;該項目首先在國內采用先進的上引連鑄技術與連續擠壓技術相結合、集無氧化和熱擠壓技術為一體,試制生產現代高速、高性能電機電器用無氧銀銅異型排,經上海情報研究所查新,在國內未見完全相同的文獻報道,該技術具有新穎性,其整體技術水平屬國內領先。”


  安固中試生產以來,共為企業新增無氧銀銅異型排產量3000噸,實現產值1.5億元,利潤750萬元,稅收450萬元。中心實現技術服務收入42萬元。連續擠壓無氧銀銅異型排制造技術的成功,為連續擠壓技術在銅合金領域的應用開辟了先例,在全國銅行業有著廣泛的應用前景。


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