有色金屬材料成型加工技術(shù)分析

李樂奇，劉成祥

（金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

我國是一個(gè)有色金屬生產(chǎn)大國，其中企業(yè)數(shù)量是極多的，特別是有色金屬鋁。在生產(chǎn)方面，鋁擠壓已經(jīng)能夠達(dá)到世界前列，我國鋁擠壓企業(yè)的大部分生產(chǎn)產(chǎn)品都是建筑鋁型材以及工業(yè)型材料。有色金屬作為現(xiàn)代工業(yè)行業(yè)當(dāng)中的關(guān)鍵材料和重要戰(zhàn)略物資，是工業(yè)行業(yè)當(dāng)中是不可缺少的材料之一，由于有色金屬所涉及的行業(yè)過多，所以有色金屬的使用量較大，這這樣批量的用料條件下，世界各國都在發(fā)展有色金屬工業(yè)，并且不斷擴(kuò)充有色金屬的儲(chǔ)備量。隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，對于有色金屬的質(zhì)量要求也在不斷提高[1]。目前我國的材料加工在不斷地提高，而裝備已經(jīng)變得更加先進(jìn)，和很多發(fā)達(dá)國家比起來，雖然已經(jīng)有所接近，但還是存在一些差距[2]。

1 有色金屬鋁塑型加工成型方法的現(xiàn)狀

1.1 國外擠壓新技術(shù)

目前國外使用的擠壓新技術(shù)有很多，比如長錠加熱。主要是使用熱配堿在擠壓生產(chǎn)的過程當(dāng)中，根據(jù)規(guī)格和材料的不一樣，可以提前設(shè)置所需要的長度，或者是提前設(shè)置剪貼的具體長度。將一款比較長的材料完成剪切之后，把剩下來的短的材料能夠和下一個(gè)長的材料相互通過一定的手段連接起來。并剪切形成所需要固定的長度，所以只是通過剪切的方式而不生產(chǎn)過多的廢料，有效的能夠幫助成品率獲得提高[3]。同時(shí)也可以減少生產(chǎn)殘?jiān)牧俊６葴財(cái)D壓也是非常有效的方法，對擠壓速度比較高的軟合金，一般情況下擠壓機(jī)都可以通過一定的方式對其進(jìn)行升溫加熱。或者是在冷卻完成之后完成擠壓的任務(wù)。而通過減速控制等相關(guān)方法，也可以模擬等溫來完成擠壓的要求。目前比較先進(jìn)的擠壓生產(chǎn)線，為了能夠更好提升其生產(chǎn)效率，除了需要在機(jī)械上盡量做到減少擠壓機(jī)固定的周期之外，還可以使用高速擠壓法。國外比較先進(jìn)的擠壓生產(chǎn)線，不但能夠有效地利用相映的設(shè)計(jì)方式來生產(chǎn)模具，同時(shí)也可以在擠壓筒方面完成冷卻的任務(wù)。從而盡量讓生產(chǎn)過程當(dāng)中因?yàn)橐恍┳冃位蛘呤悄Σ恋脑蚨鴮?dǎo)致的熱量可以有效的降溫[4]。防止溫度因?yàn)檫^高而導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)問題的現(xiàn)象發(fā)生。

擠壓材的具體質(zhì)量與擠壓過程的擠壓比是具有直接關(guān)系的，其擠壓速度以及鑄錠預(yù)熱溫度等相關(guān)工藝的參數(shù)，在目前已有部分廠家使用計(jì)算機(jī)來對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

國外比較先進(jìn)的生產(chǎn)線，目前已經(jīng)能夠開始使用激光測量技術(shù)等，在線進(jìn)行型材幾何尺寸的檢測，激光檢測的系統(tǒng)主要就是從不同方向來測量出連續(xù)擠出制品的外形尺寸，通過與計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存圖像進(jìn)行相互比較，控制制品的尺寸精度，以及管理模具檢測，從而使產(chǎn)品的精度和成品率都可以獲得提升。

1.2 我國鋁擠壓工業(yè)現(xiàn)狀

目前在產(chǎn)品品種與質(zhì)量方面，我國大部分的鋁工業(yè)都是為了能夠有效地大量生產(chǎn)建筑類的鋁材。雖然目前也有很多工業(yè)方面對于鋁材料的使用有所增加，但是仍然處于起步階段。而且相對來說需求量也比較少。由于受到裝備與生產(chǎn)技術(shù)，以及模具等各方面的限制，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度和質(zhì)量都有所限制，一部分精度較高的管材與工業(yè)產(chǎn)品則必須使用進(jìn)口材料，而技術(shù)裝備水平方面，我國擠壓機(jī)大多都是小噸位的擠壓機(jī)，主要是以單根擠壓作為主要解壓方式，以手動(dòng)進(jìn)行操作的，且生產(chǎn)效率比較低，成品率也不高，產(chǎn)品的精度以及表面質(zhì)量都存在一定的欠缺，在加工技術(shù)方面模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度有待提升[5]。

2 國外擠壓裝備的新進(jìn)展

2.1 擠壓機(jī)

首先在擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)里有一些預(yù)應(yīng)力張立柱。如果擠壓機(jī)使用這樣的結(jié)構(gòu)，那么就可以有效地給張立柱施加一些相對較為科學(xué)的預(yù)應(yīng)力。特別是在擠壓過程當(dāng)中，有可能會(huì)減少產(chǎn)生的彈性延長量。也可以有效地提高機(jī)器當(dāng)中的剛性。這樣就可以在生產(chǎn)的過程當(dāng)中盡量緩解，有可能會(huì)在擠壓時(shí)候所發(fā)生的一些不良的移動(dòng)。讓模具減少可變形的可能性，使擠壓型材整體的尺寸與精度有所提升，同時(shí)也讓張立柱的壽命獲得延長。其次，短行程擠壓機(jī)主要就是把鑄錠固定在擠壓筒與模具相互之間，或使用升降機(jī)壓軸的結(jié)構(gòu)，其擠壓軸的行程比較短，也使得空乘時(shí)間縮短，生產(chǎn)率有提升。

2.2 擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)

在實(shí)際生產(chǎn)的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)使用的擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)，大部分都是通過使用液壓集成塊來完成的，結(jié)構(gòu)是比較緊密的。其主缸和其他部分油缸是使用邏輯錐閥進(jìn)行控制的，這種閥門在切換時(shí)候的響應(yīng)很快，沖擊力比較小，很少會(huì)造成泄漏現(xiàn)象，相對較為穩(wěn)定，也比較容易受到控制。

2.3 機(jī)后輔機(jī)

首先就是機(jī)后雙牽引機(jī)。有一大部分的擠壓機(jī)的機(jī)后都會(huì)配有帶有飛鋸的雙牽引結(jié)構(gòu)?？梢苑乐挂?yàn)闋恳龣C(jī)返回時(shí)間較長而難以滿足擠壓的周期，一旦型材中斷，那么在擠壓的過程當(dāng)中就可以完成這一任務(wù)，特別是在擠壓的時(shí)候，前后會(huì)分別擠出來兩根不同的型材，完成焊合任務(wù)。其中斷型材可以使用長鑄錠，在擠壓時(shí)候?qū)⒍喔筒倪B續(xù)進(jìn)行擠出，進(jìn)而提升成品率。其次是張力矯直機(jī)，比較先進(jìn)的擠壓生產(chǎn)線的張力矯直機(jī)大多是由一人進(jìn)行操控，甚至是更加先進(jìn)的無人操作，能夠自動(dòng)進(jìn)行送進(jìn)、移出，并且使用梳齒型淺口讓拉伸夾頭的長度有所減少。

2.4 金屬復(fù)合材料加工

為了能充分發(fā)揮材料的性能，在有色金屬的加工過程當(dāng)中，引入金屬復(fù)合材料進(jìn)行加工。金屬復(fù)合材料主要包括有層狀復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料以及金屬間化合物材料幾種，通過采用復(fù)合材料加工技術(shù)能夠生產(chǎn)出雙金屬、散金屬以及金屬-非金屬等一系列的復(fù)合行材料。

2.5 目前國內(nèi)外銅管加工生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的趨勢

使用短流程的工藝可以有效地實(shí)現(xiàn)效率更高并且產(chǎn)量更多的生產(chǎn)任務(wù)。其中三輥行星軋制是實(shí)現(xiàn)銅管連續(xù)生產(chǎn)中最為關(guān)鍵性的工序，三輥行星軋機(jī)為最具代表的短流程關(guān)鍵設(shè)備。低耗電、節(jié)能。20實(shí)際70年代德國SMS公司成功。90年代初芬蘭奧托昆普公司申請了銅管生產(chǎn)新方法專利，也就是比較著名的水平連鑄法以及其公司所創(chuàng)造的一種軋制法。在對銅管軋制的過程當(dāng)中，無論是軋制還是打造等都是一次性完成的。軋制出來的管道能夠更加精致并且更加精確。之后還可以通過拉制來使用。這樣的生產(chǎn)方法，使得銅管加工過程效率得到極大提升，整個(gè)工藝的效率更高，并且所使用的時(shí)間更短。把電解銅板以及工藝廢料等相關(guān)原材料通過熔化的方式，除渣保溫后，由水平牽引機(jī)按照設(shè)定的長度和速度進(jìn)行連續(xù)拉制，前進(jìn)拉制程序?yàn)樽摺！恕！撸⑶铱筛鶕?jù)不同的生產(chǎn)工況和效率需求設(shè)定不同的牽引頻率和速度，達(dá)到設(shè)定長度后進(jìn)行在線切割。通過一定的工序?qū)⒈砻娴囊粚友趸つ軌虺浞值娜コ?。之后再通過相關(guān)的機(jī)器對其進(jìn)行軋制開坯。這樣的開坯會(huì)使得變形率甚至高達(dá)90%左右。而且在軋制的過程當(dāng)中有以下幾方面特點(diǎn)，變形率大，產(chǎn)生的熱量高，可迅速使管件溫度升高到700℃以上，達(dá)到銅管的再結(jié)晶，經(jīng)過軋制形成再結(jié)晶組織，同時(shí)進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)和水冷，使得銅管組織更加致密均勻。連鑄連軋工藝是一種能夠連續(xù)軋制的無縫管軋制工藝，這樣的方式能夠有效地讓產(chǎn)品的性能變得更加的穩(wěn)定，而且目前我國的河南金龍精密銅管股份有限公司在使用這一項(xiàng)技術(shù)之后，在一定程度上提升了加工的整體效率，并且有效的降低了成本，經(jīng)濟(jì)效益得到了極大的提升，金龍銅管公司很快成為我國最大的精密銅管制造商，截止目前年產(chǎn)能已達(dá)52萬t。如圖1。

圖1 三輥行星軋制工藝流程圖

圖2 銅管生產(chǎn)工藝流程圖

3 我國鋁擠壓工業(yè)發(fā)展

首先，我國的有色金屬工業(yè)在發(fā)展過程中，需要調(diào)整企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，將一些小企業(yè)得以兼并而且可以打造生產(chǎn)線的規(guī)模更大。將一些相對來說技術(shù)比較落后的小型的生產(chǎn)線能夠盡量快速的淘汰。其次就是對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的調(diào)整，要盡量開發(fā)生產(chǎn)工業(yè)型材料而對一些相對來說大中型的擠壓機(jī)也能夠及時(shí)將其改造的更加符合目前使用的要求。如果可以引入一些更加先進(jìn)科技化的裝備，那么就可以有效地達(dá)到在生產(chǎn)方面一些比較理想的要求。其次就是對于有關(guān)設(shè)備的制造業(yè)和院校相互之間的結(jié)合，共同開發(fā)等溫?cái)D壓和在線溫度，以及產(chǎn)品尺寸測量等各方面的先進(jìn)軟件。與此同時(shí)還需要開發(fā)更多先進(jìn)的裝備與技術(shù)，應(yīng)用于我國的擠壓工業(yè)當(dāng)中。再次就是要建立比較專業(yè)化的模具加工中心，要能夠開發(fā)模具設(shè)計(jì)以及制造軟件，使產(chǎn)品的精度有所提升。

4 結(jié)語

綜上所述，我國是有色金屬生產(chǎn)大國，目前擁有很多擠壓機(jī)的技術(shù)裝備，但與世界比較先進(jìn)的水平仍舊存在有一定差距。而我國有色金屬的生產(chǎn)效率相對較低，產(chǎn)品也比較單一，產(chǎn)品質(zhì)量有待提升的同時(shí)，其競爭卻十分激烈。對于一些條件比較優(yōu)越的廠家，可以及時(shí)地引入一些國外較先進(jìn)的技術(shù)，來給予擠壓機(jī)電氣系統(tǒng)可以進(jìn)行全面改造，并且使用目前更加先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來開發(fā)相關(guān)軟件，通過自動(dòng)化的操作來控制擠壓機(jī)，并且處理在生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而使我國的有色金屬生產(chǎn)與加工，能夠從技術(shù)和裝備上盡快趕超世界先進(jìn)水平，來盡量適應(yīng)于我國國內(nèi)的技術(shù)，改善缺乏高精度小型擠壓機(jī)和大型擠壓產(chǎn)品的現(xiàn)狀，促進(jìn)其能夠逐漸在國際競爭當(dāng)中能夠占有一席之地，并獲得全面提升。