銅及銅合金擠壓過程中穿孔技術的研究

常法慶+王軍民+周兵兵

摘 要：在銅及銅合金生產的多種工藝中，相較于其它各種手段，擠壓技術具有較強的優勢，但其也存在一定的不足，包括：生產成本較高、工作效率比較低。為能夠是擠壓生產的成本降低及工作效率提高，需要借助借助穿孔技術。

關鍵詞：銅及銅合金；擠壓；穿孔技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.045

0 前言

在銅及銅合金擠壓過程中，由于擠壓工具的消耗大約是開展擠壓過程中生產所花費的資金與材料的二分之一，其中擠壓模、擠壓筒內襯、穿孔針的消耗量最大，加上擠壓工具的使用周期直接影響擠壓工具更換的次數，這就大大影響了擠壓機的工作效率。通過在具有孑立穿孔機制的擠壓機中，通過充實鑄錠對空心型材進行生產時，完成增加擠壓，應開展鑄錠的穿孔。當穿孔技術應用于整個擠壓之中，能夠在極大程度上提高成品質量與生產的效率，并大大的降低材料的使用量，避免資金的浪費。

1 穿孔針的受力情況

在穿孔針強有力的滲入熾熱的鑄錠之后，能夠較為嚴密的碰上高溫金屬，這就導致溫度急劇上升，直至650-700℃，從而開始在較為劇烈的熱載荷作用下開展銅及銅合金擠壓工作。同時，穿孔針需在一定程度上承受著巨大的變向的機械載荷，即指在穿孔過程中受到彎曲應力、縱向壓應力的作用。在擠壓過程中，高溫金屬的流動會造成摩擦力出現，從而形成較為巨大的拉應力；同時，當不斷加熱穿孔針后，會導致機械強度快速下降，進而導致穿刺針極易出現斷裂情況。在擠壓工作結束及穿孔系統返回過程中，穿孔針將會受到霎那間的攻擊性的拉應力，進而極易出現穿孔針被拉斷的情況[1]。

2 穿孔力的原理

在開展穿孔工作時，但使用穿孔針的類型是圓柱形，穿孔針端面的金屬壓力會讓其產生相應程度的阻力，一旦該種阻力急速變大，只有穿孔針對于穩定狀態時，那么阻力將不會再變大；一旦金屬摩擦力逐漸變大，穿孔針的側面逐漸增多，將產生更多的阻力；當穿孔針的前端處于一定位置時，將會造成沒有穿透的金屬出現剪切變形情況，進而造成穿孔沖頭發生，具體如圖1所示。同時，當剪切面積越來越小時，穿孔針承受的阻力也會越來越小，這就會導致沖頭金屬被拉斷，并掉下。在穿孔過程中產生的正面阻力，需由穿孔針需承受，從而變為壓應力；在擠壓時金屬會產生周向壓力，并在極大程度上改變穿孔針側面的大小，產生摩擦力，進而使其內部出現拉應力；由于穿空針受到應力的性質多種多樣，就會導致穿孔針出現多種多樣的破壞。若穿孔針直徑比較大，那么隨著直徑的不斷增大，將會造成穿孔阻力迅速而劇烈增大，進而造成穿孔力不足，最終發生鑄錠穿不透情況。

待穿孔工作完成后，需進行擠出鑄錠，在這一過程中，將會在極大程度上改變穿孔針內的應力性質。由于金屬、穿孔針及擠壓墊片的移動速度相等，為能夠讓穿孔針和金屬之間發生相對位移情況，必須抵達塑性區。

3 穿孔過程中產生的沖頭

在新型的擠壓機中，主要使用實心鑄錠對空心制品進行擠壓，這是一套程序較為多且復雜過程。對于該程序的組合，需要按照制品類型、擠壓設備種類、鑄錠幾何尺寸、擠壓手段開展。在擠壓筒內放入已有一定熱度的鑄錠，一方面，應通過不斷增加高壓，完成充填，將鑄錠長度控制在一定范圍內，并通過讓直徑變大，使其與擠壓筒的直徑一致，這樣能夠消除鑄錠與擠壓筒之間存在的間隙；一方面，采用穿孔針沿著充實的鑄錠的中心線進行穿孔，再從鑄錠中心位置沖出，將其與鑄錠分開，從而產生穿孔沖頭，這就大大降低了成品的質量，在擠壓技術中，為確保所生產產品的質量，必須注意對穿孔沖頭幾何損失的減少。另一方面，充填擠壓后，應直接開展穿孔工作；當充填完成后，擠壓軸應縮短相應的距離，從而為金屬倒流提供充足的環境[2]。

為能夠提高成品的質量，需要減小穿孔沖頭，主要做到以下幾點：（1）借助實心鑄錠對空心制品進行擠壓的過程中，穿孔針往往會沖掉一塊金屬，從而變成幾何殘料，其直徑與模孔直徑相同，其長度與鑄錠充填結束后長度的三分之二相等；在直徑較大的管材進行擠壓時，將會產生穿孔沖頭，且這種沖頭的大小比較大，其大小與一定的鑄錠大小相等，沖頭金屬必須清潔，這樣能夠確保其再次利用；（2）在充填擠壓以后，需讓擠壓軸縮短到相應的距離，這樣能夠為金屬倒流提供一定的環境，在進行穿孔，待穿孔針前端與盲板的距離在30-50 mm之間時，必須立即停止穿孔；當被穿孔針排斥的金屬完全倒流后，鑄錠將形成厚壁筒，再減輕模座，將模座移到相應位置；（3）再次進行穿孔時，應沖掉筒底，這樣能夠產生圓盤狀的金屬片沖頭，進而實穿孔沖頭的體積大大縮小；（4）通過在擠壓模定徑帶的后面制成一個凹穴，從而使穿孔沖頭的幾何損失得以減小；在充填擠壓過程中，金屬不能夠將凹穴填滿；在穿孔的第一個環節中，將出現金屬反向流動情況，第二個環節將出現金屬進入凹穴的情況；（5）當金屬抵達模孔前，已結束穿孔過程；使用一定長度的鑄錠與正確的充填擠壓，能夠杜絕穿孔沖頭的產生，達到了穩定的無沖頭穿孔的目的。

4 結束語

總而言之，本文通過對穿孔技術進行研究，在銅及銅合金擠壓過程中應用穿孔技術，通過減少穿刺沖頭，有利于提高產品的質量，并通過二次擠壓沖頭，能夠避免金屬的浪費，節約成本，進而取得較好的經濟效益。

參考文獻：

[1]張宇.銅合金連續擠壓工藝中的模具設計[J].電腦迷，2017（02）：100.

[2]陳澤邦，肖寒，李勇等.半固態銅合金流變擠壓成形的組織演變[J].特種鑄造及有色合金，2016（02）：157-161.endprint