連續擠壓技術在銅加工中的應用

摘要：連續擠壓技術在銅加工中，是一種革命性的改進，能夠給生產成本，生產工藝以及產品質量上帶來改善，本文從原理，以及其所具有的優勢入手，認真分析了特點，并介紹了連續擠壓技術在銅加工中的銅扁線，銅包鋁，銅排中的具體應用，對連續擠壓技術的具體工藝和相對傳統技術的優勢進行了介紹。

關鍵詞：連續擠壓 銅加工 生產周期 質量控制

1.連續擠壓技術原理

在有色金屬的加工中，擠壓是最主要的方法之一，而連續擠壓則是擠壓法的一次革命。連續擠壓技術是由英國原子能管理局斯普林菲爾德研究所的D.Green提出，在有色金屬塑性加工上，帶來了極大便利。

連續擠壓技術的原理是，利用糟輪的連續運動，來替代傳統的擠壓筒，從而實現擠壓筒的無限工作長度，坯料由旋轉擠壓輪帶動，在擠壓腔中，由輪糟的摩擦力作用提供變形力，坯料的溫度和所受壓力值升高到閾值后，便會從模孔擠出，并且持續不間斷進行下去。

相對于傳統擠壓法，連續擠壓技術更加充分地利用了坯料和工具之間的摩擦力，利用輪糟的旋轉實現了無限工作長度。因為不存在潤滑且持續工作，摩擦力能夠產生高溫（500攝氏度）和高壓（1000MPa），減少了能耗。

2.連續擠壓技術在應用中的優勢

綜合連續擠壓技術的原理和生產實際，可以得出該技術的優勢如下：

2.1.能耗優勢

因為坯料和擠壓腔之間的摩擦，且無需潤滑作用，摩擦力產生的溫度和壓力均得到充分的利用，相對于傳統的擠壓法，所需的變形能耗得到極大降低。同時連續擠壓技術，無需進行傳統熱擠壓技術中的坯料加熱的程序，這一步的省略，進一步帶來了能耗的降低和綠色環保。

2.2.生產優勢

連續擠壓技術的核心優勢并不在于節省能耗，而是工作長度無限的糟輪，這樣在生產加工中，產品的長度可以達到數千米甚至更長，無疑帶來了很大的優勢。首先生產時間得到極大的延長，生產間隙減少，勞動生產率得到提高。其次，連續擠壓，切頭尾，擠壓壓余等廢料的產生也得到極大控制，節省了大量原材料。同時，具體加工中，小斷面尺寸產品的工藝得到簡化，時間縮短，而產品的整體的性能和組織的均勻性也得到極大提高。

2.3.造價優勢

連續擠壓技術的設備剝離了坯料加熱等程序，設備緊湊，造價低廉，同時占地面積縮小，廠房建設費用降低。

3.連續擠壓技術在銅加工中的應用

3.1.銅扁線

銅扁線是利用連續擠壓技術應用最廣的銅產品，銅扁線主要用在制作電機和變壓器繞組等電器設備上，作為導電材料。因其使用場合，銅扁線的導電性能，拉伸能力，表面質量都能夠直接影響變壓器繞組的工作性能和質量，對工業和民用電力產生較大影響。

采用連續擠壓技術的銅扁線工藝可用八個字表示“上引連鑄——連續擠壓”，一根銅桿坯料進入擠壓輪輪槽時，在輪槽的摩擦力作用下被曳引到由擠壓輪和模腔形成的擠壓腔內，由于擋料塊阻止了銅桿繼續前進，產生摩擦，繼而由摩擦產生的高壓和高溫，金屬在此作用下通過模口擠出形成銅扁線型材。

擠壓的坯料可選用上引法生產的無氧銅桿，首先進行清潔表面的工作，由坯料放線盤放出，經過矯直后直接送入連續擠壓機。通過擠壓機后擠壓成銅扁線產品，但此時溫度較高，所以在擠壓機的產品出口處有防氧化裝置和冷卻系統。最后材料送達由計米、涂油和擺臂等裝置由收排線機收卷成盤

傳統工藝采用熱加工，工序是軋制——拉拔——退火，為了達到材料要求，工藝往往復雜，周期長成本高，在使用連續擠壓之后，采用上引銅桿作為坯料，只需連續擠壓這一道工序即可生產出符合要求的銅扁線。而連續擠壓工藝雖然簡便，卻能生產出具有較好細晶組織，晶粒分布均勻，性能指標符合要求的銅扁線；同時，退火這一工序的省略，也杜絕了因爐溫不均勻帶來的產品性能變化，同時節省電力，保證沿長度的產品性能是均勻的，且表面質量良好，從而各方面都帶來了極大改善，成本和生產周期得到降低，產品質量更加可控。

3.2.銅包鋁

銅包鋁已經應用了連續擠壓技術，開發銅包鋁的目的是節省金屬銅，并且綜合利用銅和鋁各自特性實現特殊性能的導線。鋁的導電率是銅的百分之六十，比重為三分之一，故相同重量下鋁線的導電性能高于銅，但是鋁的焊接困難，壓接可靠性低，故考慮包覆銅來生產質輕成形好的導線。利用連續擠壓技術的持續能力，能夠生產長度很長且工藝簡單的銅包鋁。通常情況下，復合材料擠壓技術在連續擠壓上往往是較軟材料包覆較硬的芯材，而在擠壓復合和包套擠壓的分界處，則有一區間，可以用材料的硬包軟擠壓包覆，故銅包鋁可由連續擠壓技術來生產。

在具體的生產中，銅包鋁不同于單純的銅扁線，在工藝上有部分問題需注意。第一條在于，擠壓輪轉速；擠壓輪轉速代表著材料擠壓的速度，決定了單位時間產量，而轉速太高卻會影響到銅鋁材料，因為二者并非均勻，所以太快的轉速會導致不均勻的形變，產生變形熱量，降低模具壽命。第二條是模具強度；銅變形時溫度較高，變形抗力很大，而持續進行的擠壓會導致溫度升高，但在工藝中，冷卻模具較為困難，故模具耐高溫維持強度的要求較高，模具能夠生產合格產品且又耐溫不被破壞是該方法的關鍵。

3.3.銅排

銅排是大電流導電器材，通常用在開關觸頭，配電設備，高低壓電器上，在金屬冶煉，電鍍等用到超大電流冶煉與電解上有廣泛作用。傳統的銅排制造方法是軋制法和擠壓法，工藝復雜耗時長，質量控制困難。在采用連續擠壓技術后，工藝被改進為，首先上引銅桿，然后連續擠壓產生初步的銅排，經過拉伸精整，定尺鋸切，得到精確的銅排，該方法生產流程短，產品質量穩定，導電性能優越。在生產銅排中，模具設計是關鍵。

4.結論

因為能耗低工藝簡單，產品能夠在長度上不受限制，質量穩定，連續擠壓技術在銅加工中得到廣泛的應用，在諸如銅扁線，銅包鋁，銅排等生產上，均有獨特優勢，可見連續擠壓技術相對于傳統擠壓等加工技術的巨大優勢，隨著技術的進步，更多的銅加工領域將運用到連續擠壓技術。

參考文獻

[1] 宋寶韞，樊志新. 連續擠壓技術在我國的發展及應用[C]. 2007年中國銅加工技術與應用論壇.北京：中國有色金屬加工工業協會，2007：182～190

[2]張震宇，楊純宜. 連續擠壓技術在銅加工中的應用.《世界有色金屬》2008.2

作者簡介： 姓名：邴澤彤 學校：大連交通大學 生日：（1990-03-17）性別：男 民族：漢族 籍貫：吉林長春 學歷：本科 研究方向：模具/金屬材料/機械。