銅及銅合金擠壓過程中穿孔技術(shù)的研究

常法慶+王軍民+周兵兵

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

關(guān)鍵詞：銅及銅合金；擠壓；穿孔技術(shù)

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(chǎn)所花費(fèi)的資金與材料的二分之一，其中擠壓模、擠壓筒內(nèi)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(shù)，這就大大影響了擠壓機(jī)的工作效率。通過在具有孑立穿孔機(jī)制的擠壓機(jī)中，通過充實(shí)鑄錠對空心型材進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，完成增加擠壓，應(yīng)開展鑄錠的穿孔。當(dāng)穿孔技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)擠壓之中，能夠在極大程度上提高成品質(zhì)量與生產(chǎn)的效率，并大大的降低材料的使用量，避免資金的浪費(fèi)。

1 穿孔針的受力情況

在穿孔針強(qiáng)有力的滲入熾熱的鑄錠之后，能夠較為嚴(yán)密的碰上高溫金屬，這就導(dǎo)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(shí)，穿孔針需在一定程度上承受著巨大的變向的機(jī)械載荷，即指在穿孔過程中受到彎曲應(yīng)力、縱向壓應(yīng)力的作用。在擠壓過程中，高溫金屬的流動(dòng)會(huì)造成摩擦力出現(xiàn)，從而形成較為巨大的拉應(yīng)力；同時(shí)，當(dāng)不斷加熱穿孔針后，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度快速下降，進(jìn)而導(dǎo)致穿刺針極易出現(xiàn)斷裂情況。在擠壓工作結(jié)束及穿孔系統(tǒng)返回過程中，穿孔針將會(huì)受到霎那間的攻擊性的拉應(yīng)力，進(jìn)而極易出現(xiàn)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(shí)，但使用穿孔針的類型是圓柱形，穿孔針端面的金屬壓力會(huì)讓其產(chǎn)生相應(yīng)程度的阻力，一旦該種阻力急速變大，只有穿孔針對于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，那么阻力將不會(huì)再變大；一旦金屬摩擦力逐漸變大，穿孔針的側(cè)面逐漸增多，將產(chǎn)生更多的阻力；當(dāng)穿孔針的前端處于一定位置時(shí)，將會(huì)造成沒有穿透的金屬出現(xiàn)剪切變形情況，進(jìn)而造成穿孔沖頭發(fā)生，具體如圖1所示。同時(shí)，當(dāng)剪切面積越來越小時(shí)，穿孔針承受的阻力也會(huì)越來越小，這就會(huì)導(dǎo)致沖頭金屬被拉斷，并掉下。在穿孔過程中產(chǎn)生的正面阻力，需由穿孔針需承受，從而變?yōu)閴簯?yīng)力；在擠壓時(shí)金屬會(huì)產(chǎn)生周向壓力，并在極大程度上改變穿孔針側(cè)面的大小，產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)而使其內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力；由于穿空針受到應(yīng)力的性質(zhì)多種多樣，就會(huì)導(dǎo)致穿孔針出現(xiàn)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(huì)造成穿孔阻力迅速而劇烈增大，進(jìn)而造成穿孔力不足，最終發(fā)生鑄錠穿不透情況。

待穿孔工作完成后，需進(jìn)行擠出鑄錠，在這一過程中，將會(huì)在極大程度上改變穿孔針內(nèi)的應(yīng)力性質(zhì)。由于金屬、穿孔針及擠壓墊片的移動(dòng)速度相等，為能夠讓穿孔針和金屬之間發(fā)生相對位移情況，必須抵達(dá)塑性區(qū)。

3 穿孔過程中產(chǎn)生的沖頭

在新型的擠壓機(jī)中，主要使用實(shí)心鑄錠對空心制品進(jìn)行擠壓，這是一套程序較為多且復(fù)雜過程。對于該程序的組合，需要按照制品類型、擠壓設(shè)備種類、鑄錠幾何尺寸、擠壓手段開展。在擠壓筒內(nèi)放入已有一定熱度的鑄錠，一方面，應(yīng)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(nèi)，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(shí)的鑄錠的中心線進(jìn)行穿孔，再從鑄錠中心位置沖出，將其與鑄錠分開，從而產(chǎn)生穿孔沖頭，這就大大降低了成品的質(zhì)量，在擠壓技術(shù)中，為確保所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)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(yīng)直接開展穿孔工作；當(dāng)充填完成后，擠壓軸應(yīng)縮短相應(yīng)的距離，從而為金屬倒流提供充足的環(huán)境[2]。

為能夠提高成品的質(zhì)量，需要減小穿孔沖頭，主要做到以下幾點(diǎn)：（1）借助實(shí)心鑄錠對空心制品進(jìn)行擠壓的過程中，穿孔針往往會(huì)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(jié)束后長度的三分之二相等；在直徑較大的管材進(jìn)行擠壓時(shí)，將會(huì)產(chǎn)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(yīng)的距離，這樣能夠?yàn)榻饘俚沽魈峁┮欢ǖ沫h(huán)境，在進(jìn)行穿孔，待穿孔針前端與盲板的距離在30-50 mm之間時(shí)，必須立即停止穿孔；當(dāng)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(yīng)位置；（3）再次進(jìn)行穿孔時(shí)，應(yīng)沖掉筒底，這樣能夠產(chǎn)生圓盤狀的金屬片沖頭，進(jìn)而實(shí)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(gè)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?qū)佳ㄌ顫M；在穿孔的第一個(gè)環(huán)節(jié)中，將出現(xiàn)金屬反向流動(dòng)情況，第二個(gè)環(huán)節(jié)將出現(xiàn)金屬進(jìn)入凹穴的情況；（5）當(dāng)金屬抵達(dá)模孔前，已結(jié)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(chǎn)生，達(dá)到了穩(wěn)定的無沖頭穿孔的目的。

4 結(jié)束語

總而言之，本文通過對穿孔技術(shù)進(jìn)行研究，在銅及銅合金擠壓過程中應(yīng)用穿孔技術(shù)，通過減少穿刺沖頭，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并通過二次擠壓沖頭，能夠避免金屬的浪費(fèi)，節(jié)約成本，進(jìn)而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]陳澤邦，肖寒，李勇等.半固態(tài)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