連續(xù)擠壓銅帶坯缺陷的分析和解決措施*

陳國(guó)權(quán)，張敬恩，駱越峰，姚幼甫

（浙江力博實(shí)業(yè)股份有限公司,浙江 紹興 312050）

1 引言

連續(xù)擠壓技術(shù)由于高效、節(jié)能、綠色環(huán)保、低耗的工藝技術(shù)特點(diǎn)，在銅加工行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在電工用紫銅材加工領(lǐng)域，連續(xù)擠壓技術(shù)和裝備都得到了良好的推廣和應(yīng)用［1-5］。

銅板帶連續(xù)擠壓技術(shù)具有低能耗、短流程、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成材率高、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)，符合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代銅加工技術(shù)的發(fā)展［6-7］。銅帶連續(xù)擠壓制造新技術(shù)的主要工序是：上引連鑄銅桿—連續(xù)擠壓銅帶坯—軋制—退火—清洗—分切—包裝入庫(kù)等。制備質(zhì)量?jī)?yōu)異的連續(xù)擠壓銅帶坯的是銅板帶連續(xù)擠壓技術(shù)中的關(guān)鍵，連續(xù)擠壓銅帶坯常見(jiàn)的缺陷主要有鐵末和氣泡，本文結(jié)合大量的生產(chǎn)實(shí)踐，分析了連續(xù)擠壓銅帶坯鐵末和氣泡產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施。

2 鐵末產(chǎn)生的原因和解決措施

2.1 工裝模具的裝配

擠壓輪輪槽和壓實(shí)輪、刮刀、擋料塊要對(duì)中，工裝間的配合以相互不得產(chǎn)生摩擦為原則。每次更換擠壓輪或者水套以及主軸之后，由于加工和裝配誤差，擠壓輪輪槽的軸向位置發(fā)生變化，需要以擠壓輪輪槽的位置為準(zhǔn)，調(diào)整工裝之間軸向中心位置。

具體方法:

百分表觸頭頂在液壓螺母端面或主軸端面，在主軸軸向施力，使其從一個(gè)極端位置移動(dòng)到另一個(gè)極端位置，百分表指針在這兩個(gè)位置之間的指示即為主軸的軸向間隙，檢測(cè)值應(yīng)為0.8～1.2mm之間，見(jiàn)圖1。

在軸向間隙符合要求的情況下左右撬動(dòng)擠壓輪溝槽，使其竄動(dòng)量占總軸向游隙的1/2處。將腔體按實(shí)際工作狀況裝入靴座并在此位置合上靴座，主軸所處位置應(yīng)基本沒(méi)有變化。若有變化則應(yīng)打開(kāi)靴座并通過(guò)機(jī)架上的調(diào)節(jié)螺母A和B調(diào)整靴座的左右位置，重新按上述方法檢測(cè)，直至符合要求。

擠壓輪徑向跳動(dòng)檢查：

將百分表座固定于機(jī)架上，百分表觸頭頂在擠壓輪外圓面，利用百分表測(cè)量擠壓輪工作外表面的徑向全跳動(dòng)應(yīng)小于0.10mm，見(jiàn)圖2。

圖1 軸向工作位置調(diào)整及擠壓輪徑向跳動(dòng)檢查示意圖

圖2 靴座位置調(diào)整示意圖

2.2 擠壓間隙

擠壓間隙過(guò)小，腔體工作面容易與擠壓輪產(chǎn)生摩擦，其次溢料容易粘附在擠壓輪輪槽邊，不利于刮刀刮掉溢料。間隙控制在1～1.2mm左右，溢料量控制在7%左右，見(jiàn)圖3。

間隙的調(diào)整通過(guò)在腔體底部或靴座肩部增減墊片的方式實(shí)現(xiàn)。在調(diào)整墊片a處增減墊片厚度可改變A處間隙值和A與B之間間隙差值。此墊片厚度增加可減小A處間隙值同時(shí)增大A與B之間間隙差值；反之墊片厚度減小可增大A處間隙值同時(shí)減小A與B之間間隙差值。一般在A、B兩處間隙差值超出要求或B處間隙比A處小的情況下進(jìn)行此項(xiàng)調(diào)整。

在調(diào)整墊b處增減墊片厚度可使A與B處間隙值等值變化。一般在擠壓間隙值過(guò)大或過(guò)小時(shí)進(jìn)行此項(xiàng)調(diào)整。

對(duì)間隙調(diào)整后，腔體表面和進(jìn)料導(dǎo)板有可能出現(xiàn)臺(tái)階，所以在進(jìn)料導(dǎo)板下面也墊上墊片使過(guò)渡平滑，見(jiàn)圖4。

圖3 擠壓間隙測(cè)量示意圖

圖4 靴座墊片示意圖

2.3 擠壓輪疲勞損壞

由于實(shí)際生產(chǎn)中擠壓輪工作時(shí)承受高溫高壓作用，非工作時(shí)間承受急冷急熱和反復(fù)循環(huán)應(yīng)力的作用，極易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，連續(xù)擠壓時(shí)銅進(jìn)入裂紋中，從而加劇了裂紋的傳播，出現(xiàn)鐵末缺陷。根據(jù)使用壽命定量使用，及時(shí)更換。

2.4 擋料塊變形

工作中，擋料塊承受的穩(wěn)定和壓力為最大，擋料塊容易發(fā)生變形，如拱起，容易與擠壓輪輪槽產(chǎn)生摩擦。生產(chǎn)過(guò)程中需要控制擠壓溫度，及時(shí)監(jiān)測(cè)擠壓電流大小。如果發(fā)現(xiàn)擋料塊拱起需要及時(shí)修磨或者報(bào)廢。

3 氣泡產(chǎn)生的原因分析和解決措施

氣泡缺陷分?jǐn)D壓氣泡和退火氣泡，連續(xù)擠壓生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的氣泡，稱為擠壓氣泡。退火氣泡通常是在連續(xù)擠壓過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氣泡，而經(jīng)過(guò)冷軋退火處理后，在產(chǎn)品表面形成沿冷軋方向分布，形狀大者如米粒，用手可以戳破；小者如針尖，甚至肉眼不易發(fā)現(xiàn)，需憑手感方可發(fā)覺(jué)的細(xì)小的氣泡。沒(méi)有單個(gè)氣泡，氣泡呈片狀分布。退火氣泡主要分布在銅帶的兩邊緣處，見(jiàn)圖5，圖6。

圖5 擠出氣泡掃描能譜分析

圖6 退火氣泡掃描能譜分析

由掃描能譜分析可知：連續(xù)擠壓銅帶板坯中出現(xiàn)的擠壓和退火氣泡缺陷的產(chǎn)生主要是由雜質(zhì)氧化物的存在而引起的。連續(xù)擠壓生產(chǎn)可以明顯改善上引銅桿中出現(xiàn)的組織缺陷，如將粗大鑄態(tài)組織細(xì)化，改善夾雜物及脆性相的形態(tài)與分布，使雜質(zhì)氧化物彌散分布在金屬組織中。當(dāng)雜質(zhì)氧化物多時(shí)，在連續(xù)擠壓過(guò)程中雜質(zhì)氧化物高溫受熱膨脹，使某些晶界雜質(zhì)偏聚膨脹，在產(chǎn)品表面形成氣泡缺陷，為擠壓氣泡。當(dāng)雜質(zhì)氧化物含量少時(shí)，則沒(méi)有出現(xiàn)擠壓氣泡缺陷，而是彌散分布在產(chǎn)品表面，當(dāng)連續(xù)擠壓產(chǎn)品經(jīng)過(guò)退火處理時(shí)，由于退火溫度的作用，使彌散分布在表皮內(nèi)的雜質(zhì)氧化物高溫分解，使其氣體局部的析出形成沿加工方向分布的微小氣泡，為退火氣泡。

氣泡缺陷的解決措施包括：控制上引工藝，免銅桿在上引工序中氧化。在存放和運(yùn)輸過(guò)程中，避免水、油等污染物污染銅桿。雨水天氣，在運(yùn)輸過(guò)程中要避免銅桿淋雨。避免用有汗水的手和有油跡的手套接觸銅桿。刮刀的使用應(yīng)做到及時(shí)更換，及時(shí)修理；按照工藝和生產(chǎn)要求，使擋料塊與擠壓輪輪槽的間隙合理，以此來(lái)控制溢料的厚度，減小刮刀的磨損程度，延長(zhǎng)刮刀的使用壽命。

4 結(jié)論

結(jié)合大量的生產(chǎn)實(shí)踐，分析了連續(xù)擠壓銅帶坯鐵末和氣泡產(chǎn)生的原因。工裝模具的裝配、擠壓間隙、擠壓輪疲勞損壞、擋料塊變形是產(chǎn)生鐵末的主要原因；雜質(zhì)氧化物是引起氣泡產(chǎn)生的主要原因。

通過(guò)本文中提供的解決措施，基本消除了連續(xù)擠壓銅帶坯的鐵末和氣泡缺陷，為制備高精度銅帶提供了質(zhì)量?jī)?yōu)異的銅帶坯，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。