擠制純銅管外在質量分析

董艷霞，于丙宏，張 健

（沈陽有色金屬加工有限公司，遼寧 沈陽 110209）

近年來隨著我國智能化工業的快速發展，對管材的品質要求越來越高，如電子行業用一款高純銅無縫管靶∮167mm（外徑）＊∮125mm（內徑）＊2900mm（長度）材料，其直度、圓度、同心度、尺寸精度均有較高要求，以適應旋轉靶材濺射的需要，因此必須研究管子的制作工藝，提高管材質量，以適應市場發展的需要，同時降低制作成本，保證企業持續發展[1]。

在臥室正向擠壓機上擠壓純銅管，是無縫銅管一種常用的制作方法，這種方法制作的管材通常情況下質量優良，但有時也存在一些問題，問題有內在的、也有外在的，外在質量問題主要有：管子的表面起皮、夾灰以及管子的尺寸精度、同心度、不圓度、直度等方面，這些問題超過一定限度對高品質銅管來說是不可接受的，無法作為前述旋轉靶材使用，需要在擠壓過程中嚴加防范避免產生，有些問題還要通過一些輔助手段來解決。

1 擠壓管材質量現狀分析

擠壓純銅管產品外在質量，在不同企業中表現可能略有不同，表1是某企業2018年擠制生產的純銅管外在質量統計數據。

表1 某企業2018年度擠壓的純銅圓形齊尺管材外在質量統計

從表1看出，管材壁厚偏差、夾灰起皮、磕劃傷是管材外在質量的主要問題。

那么這些問題是如何發生的呢？首先從管材制作過程看，流程：鑄錠-加熱-擠壓-吊裝-校直-檢查，鑄錠質量優劣、加熱環節影響、操作擠壓過程都能對質量造成影響；其次擠壓系統精度、模具質量及精度也對質量造成影響，最后擠壓結束管子經過路徑以及吊裝過程也對其外表質量造成影響。原因分析如下：

（1）管材壁厚偏差反應管子偏心程度，壁厚偏差越大管子的偏心越嚴重，偏心是管材制作的普遍問題，它是管子使用者最關切的問題，如前所述的旋轉靶材，偏心導致不正常旋轉，不能實現噴濺的均勻性[2]。

擠壓管材偏心是在過程中產生的，主要就是管子成型時穿孔針不在?？字行奈恢迷斐傻摹Ｒ噪S動穿孔針擠壓為例，如圖1所示，擠壓時，鑄錠在擠壓筒中被擠壓軸推動前行充滿擠壓筒，然后穿孔針從鑄錠中心穿過并穿過?？?，這時擠壓軸繼續推動鑄錠前行從?？字辛鞒鲂纬晒懿模碚撋蠑D壓筒、擠壓模、擠壓軸、穿孔針的中心線必須在同一直線上，否則就會出現穿孔針偏離模孔中心造成管材內外徑不同心即偏心問題。

（2）夾灰起皮也是管材缺陷的又一常見問題，嚴重影響管材美觀性及使用性，如濺射靶材表面缺陷會影響噴濺薄膜質量。

圖1 臥式正向擠壓機擠壓管材示意圖

從擠壓流程看，夾灰起皮根源與鑄錠表面、擠壓工藝衛生有關。擠壓時，鑄錠中心部分金屬首先流動，對于合格鑄錠，擠壓后一般管材前部較少出現起皮夾灰現象；隨著擠壓過程進行，鑄錠外層金屬逐漸流到模孔被擠出，中后部可能會出現起皮夾灰現象，因為鑄錠本身表面存在氧化皮，經過加熱后表面繼續氧化，擠壓時表面氧化皮流到管材表面會引起起皮夾灰，再有擠壓筒中若殘留金屬氧化皮、油污等，擠壓時沾到鑄錠表面，也會帶入管材表面形成起皮夾灰現象。

（3）磕劃傷現象，同樣影響管材美觀，又影響管材使用，在擠壓中和擠壓后均可造成這種問題。擠壓時，擠壓模、穿孔針表面不光滑，或擠壓過程中損壞，即可造成管材內外表面劃傷現象；管材擠出后，在平臺上移動，平臺粗糙也會劃傷表面，調運中吊帶尖硬也會磕傷表面，大規格管材因自重大，在運輸中顛簸觸碰尖銳硬物也會造成磕傷。

（4）其它直度、尺寸問題，一般較少。擠壓時模具選擇正確，考慮熱脹冷縮量，尺寸一般可以保證；但若模具變形損壞可造成尺寸超差。管材擠出后直度一般情況是無法滿足用戶需要的，必須經過輔助設備校直，才可以保證直度需求，但擠出時管子若頂撞物品出現曲率較小彎曲，校直后可能仍無法滿足直度要求現象。

2 改善擠制純銅管外在質量措施

（1）加強擠壓機維護，保證擠壓機精度；加強模具制作質量，保證尺寸精度、光潔度，同時模座、模子安裝應配合緊密，不能在施加外力擠壓時出現竄動而傾斜造成與擠壓筒、擠壓軸、穿孔針不同心情況，減少管子偏心現象。

（2）擠壓模采用平模，目的使鑄錠表面一些缺陷留在死區，防止進入管材中；采用脫皮擠壓，脫皮厚度1-3mm左右，目的脫去鑄錠表面氧化皮等缺陷，避免氧化皮帶入管子表面；擠壓時經常清理擠壓筒，避免擠壓筒中污物流入管子表面；擠壓末端留有足夠壓余，一般厚度25mm～50mm，防止擠壓后期死區金屬流入管材中。

（3）管材擠出后途經的平臺打磨光滑，不應有棱角，避免劃傷管材表面；采用軟吊具吊裝管材并輕拿輕放，防止吊具擦傷、碰傷管材表面；管子一定包裝好發貨，避免運輸途中磕傷表面。

（4）管材擠出后，采用多輥矯直機并進行多遍校直，一般校直3～5遍，以保證直度需求。

表2 2019年某企業生產的純銅圓形齊尺管材外在質量統計

從表2看出，雖然偏心、夾灰起皮、磕劃傷依然是管材外在質量的主要問題，但對比表1看，偏心、夾灰起皮、磕劃傷、直度、尺寸問題均有不同程度下降，總廢品率由原來的4.5%下降到2.2%，說明措施是有效的。

3 結語

（1）管材偏心可通過加強設備維護、保證工具質量、精心操作而減少發生，但管材擠壓是動態的、常態化的，調整管材偏心應納入生產常態化管理。

（2）采用平模、脫皮、后期留有適當壓余擠壓，同時加強工藝衛生管理，表面起皮夾灰現象降低。

（3）管材途經之處應打磨光滑，注意輕拿輕放，采用軟吊具，出廠前做好包裝，磕劃傷現象可減少。