連續擠壓銅帶坯缺陷的分析和解決措施*

陳國權，張敬恩，駱越峰，姚幼甫

（浙江力博實業股份有限公司,浙江 紹興 312050）

1 引言

連續擠壓技術由于高效、節能、綠色環保、低耗的工藝技術特點，在銅加工行業中得到了廣泛應用，尤其是在電工用紫銅材加工領域，連續擠壓技術和裝備都得到了良好的推廣和應用［1-5］。

銅板帶連續擠壓技術具有低能耗、短流程、生產效率高、產品成材率高、生產周期短等優點，符合國內外現代銅加工技術的發展［6-7］。銅帶連續擠壓制造新技術的主要工序是：上引連鑄銅桿—連續擠壓銅帶坯—軋制—退火—清洗—分切—包裝入庫等。制備質量優異的連續擠壓銅帶坯的是銅板帶連續擠壓技術中的關鍵，連續擠壓銅帶坯常見的缺陷主要有鐵末和氣泡，本文結合大量的生產實踐，分析了連續擠壓銅帶坯鐵末和氣泡產生的原因，并提出了相應的解決措施。

2 鐵末產生的原因和解決措施

2.1 工裝模具的裝配

擠壓輪輪槽和壓實輪、刮刀、擋料塊要對中，工裝間的配合以相互不得產生摩擦為原則。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生變化，需要以擠壓輪輪槽的位置為準，調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，使其從一個極端位置移動到另一個極端位置，百分表指針在這兩個位置之間的指示即為主軸的軸向間隙，檢測值應為0.8～1.2mm之間，見圖1。

在軸向間隙符合要求的情況下左右撬動擠壓輪溝槽，使其竄動量占總軸向游隙的1/2處。將腔體按實際工作狀況裝入靴座并在此位置合上靴座，主軸所處位置應基本沒有變化。若有變化則應打開靴座并通過機架上的調節螺母A和B調整靴座的左右位置，重新按上述方法檢測，直至符合要求。

擠壓輪徑向跳動檢查：

將百分表座固定于機架上，百分表觸頭頂在擠壓輪外圓面，利用百分表測量擠壓輪工作外表面的徑向全跳動應小于0.10mm，見圖2。

圖1 軸向工作位置調整及擠壓輪徑向跳動檢查示意圖

圖2 靴座位置調整示意圖

2.2 擠壓間隙

擠壓間隙過小，腔體工作面容易與擠壓輪產生摩擦，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，見圖3。

間隙的調整通過在腔體底部或靴座肩部增減墊片的方式實現。在調整墊片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處小的情況下進行此項調整。

在調整墊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大或過小時進行此項調整。

對間隙調整后，腔體表面和進料導板有可能出現臺階，所以在進料導板下面也墊上墊片使過渡平滑，見圖4。

圖3 擠壓間隙測量示意圖

圖4 靴座墊片示意圖

2.3 擠壓輪疲勞損壞

由于實際生產中擠壓輪工作時承受高溫高壓作用，非工作時間承受急冷急熱和反復循環應力的作用，極易產生熱疲勞裂紋，連續擠壓時銅進入裂紋中，從而加劇了裂紋的傳播，出現鐵末缺陷。根據使用壽命定量使用，及時更換。

2.4 擋料塊變形

工作中，擋料塊承受的穩定和壓力為最大，擋料塊容易發生變形，如拱起，容易與擠壓輪輪槽產生摩擦。生產過程中需要控制擠壓溫度，及時監測擠壓電流大小。如果發現擋料塊拱起需要及時修磨或者報廢。

3 氣泡產生的原因分析和解決措施

氣泡缺陷分擠壓氣泡和退火氣泡，連續擠壓生產過程中出現的氣泡，稱為擠壓氣泡。退火氣泡通常是在連續擠壓過程中沒有發現氣泡，而經過冷軋退火處理后，在產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，甚至肉眼不易發現，需憑手感方可發覺的細小的氣泡。沒有單個氣泡，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：連續擠壓銅帶板坯中出現的擠壓和退火氣泡缺陷的產生主要是由雜質氧化物的存在而引起的。連續擠壓生產可以明顯改善上引銅桿中出現的組織缺陷，如將粗大鑄態組織細化，改善夾雜物及脆性相的形態與分布，使雜質氧化物彌散分布在金屬組織中。當雜質氧化物多時，在連續擠壓過程中雜質氧化物高溫受熱膨脹，使某些晶界雜質偏聚膨脹，在產品表面形成氣泡缺陷，為擠壓氣泡。當雜質氧化物含量少時，則沒有出現擠壓氣泡缺陷，而是彌散分布在產品表面，當連續擠壓產品經過退火處理時，由于退火溫度的作用，使彌散分布在表皮內的雜質氧化物高溫分解，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。在存放和運輸過程中，避免水、油等污染物污染銅桿。雨水天氣，在運輸過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。刮刀的使用應做到及時更換，及時修理；按照工藝和生產要求，使擋料塊與擠壓輪輪槽的間隙合理，以此來控制溢料的厚度，減小刮刀的磨損程度，延長刮刀的使用壽命。

4 結論

結合大量的生產實踐，分析了連續擠壓銅帶坯鐵末和氣泡產生的原因。工裝模具的裝配、擠壓間隙、擠壓輪疲勞損壞、擋料塊變形是產生鐵末的主要原因；雜質氧化物是引起氣泡產生的主要原因。

通過本文中提供的解決措施，基本消除了連續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量優異的銅帶坯，取得了良好的經濟效益。