銅鋁復合過渡接線端子的模具設計及生產(chǎn)工藝研究

嚴 操，廉洋子，李海紅，姜 潔，蘭占軍，董曉文，王連忠

（1.煙臺孚信達雙金屬股份有限公司，山東 煙臺 264100；2.煙臺大學核裝備與核工程學院，山東 煙臺 264005）

銅和鋁都是良好的導體材料，在電力、電子、電器等領域具有非常廣泛的應用。地殼中銅含量占0.01%[1]，隨著銅資源不斷短缺，上世紀六七十年代就提倡“以鋁節(jié)銅”的方針[2]。銅鋁雙金屬復合材料不僅具有銅材的導電導熱性好的優(yōu)點，同時具有鋁材質(zhì)量輕、耐腐蝕、美觀和經(jīng)濟等優(yōu)點[3]。銅鋁復合材料加工方法很多，作為電力系統(tǒng)過渡連接金具，DL/T346標準規(guī)定，銅和鋁的連接可以采用摩擦焊[4，5]、閃光焊、釬焊、爆炸焊等焊接方式或銅鋁過渡復合片。

1 銅鋁過渡接線端子形狀

基于上述國標中針對純銅或純鋁產(chǎn)品，結(jié)合我司生產(chǎn)的銅鋁復合雙金屬材料的特殊性能，在拍扁厚度要求上，適當按照1S～1.5S（S代表拍扁厚度）生產(chǎn)，這樣不僅能提高產(chǎn)品成材率，對設備噸位要求也有所降低，極大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品利潤率。銅鋁過渡接線端子二維圖形如圖1所示，實物產(chǎn)品如圖2所示。

2 銅鋁過渡接線端子模具設計

由于純銅在室溫下塑性變形性能優(yōu)于純鋁材料，而通過水平連鑄成銅鋁復合雙金屬材料經(jīng)后續(xù)軋制、拉拔、熱處理后，在相同熱處理溫度條件下，鋁的塑性變形性能要優(yōu)于銅。基于銅鋁復合雙金屬材料在熱處理前后塑性變形性能的差異，設計一套簡易的限位約束模具，在拍扁過程中限制材料的橫向流動而主要沿縱向延展。

圖1 銅鋁過渡接線端子二維圖

圖2 產(chǎn)品實物圖

3 銅鋁過渡接線端子生產(chǎn)工藝探討

3.1 軋制孔型設計

按照有色金屬塑性加工學中常用孔型設計要求，結(jié)合銅鋁復合材料的基本屬性，箱型孔型的構成如圖3所示。

圖3 箱型孔型

3.2 拉拔工藝道次設計

根據(jù)3.2節(jié)中箱型孔型的設計，客戶對產(chǎn)品規(guī)格的要求，分別選取60mm×60mm、75mm×75mm、110mm×110mm的復合鑄坯，按照實際生產(chǎn)要求，對軋制工藝優(yōu)化，在進入拉拔工藝之前軋制成矩形半成品料，按照厚度分別為10mm、8mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm的道次加工率拉拔加工。

3.3 在線旋轉(zhuǎn)感應退火工藝設計及組織分析

基于上述情況，本司根據(jù)市場實際需求及生產(chǎn)工藝方法，聯(lián)合十堰高周波科工貿(mào)有限公司開發(fā)出一種在線旋轉(zhuǎn)的銅鋁復合圓棒退火裝置，并根據(jù)本裝置特征設計出一套專門用于銅鋁復合圓棒退火的生產(chǎn)工藝。

相對傳統(tǒng)罐式熱處理升溫～保溫～冷卻的工藝方法，在線旋轉(zhuǎn)感應退火可通過瞬時快速升溫并快速噴水冷卻，使銅鋁復合圓棒銅層晶粒組織更加細化，提高產(chǎn)品成型性能，降低了產(chǎn)品廢品率。

3.4 銅鋁過渡接線端子沖壓成型工藝分析

經(jīng)過上述4個階段前期工藝準備之后，銅鋁過渡接線端子主要按照如下沖壓成型工藝完成成品制作。