連續(xù)擠壓技術(shù)在銅加工中的應(yīng)用探討

榮恒 天津大無縫銅材有限公司

連續(xù)擠壓技術(shù)優(yōu)化了傳統(tǒng)的材料加工和加工技術(shù)，將摩擦產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為原料輸送能量。連續(xù)擠壓技術(shù)作為一種新的高效加工技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有加工工藝簡單、原子間隙小和產(chǎn)品生產(chǎn)等優(yōu)點連續(xù)擠壓技術(shù)具有以下優(yōu)點：多向壓力可提高銅產(chǎn)品的可塑性，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或?qū)Ξa(chǎn)品壁面要求較高的銅零件，滿足無污染無廢銅零件的加工要求，實現(xiàn)以下各項的均勻緊密連接。

一、連續(xù)擠壓技術(shù)的工作原理

連續(xù)擠壓技術(shù)是斯普林菲爾德實驗室提出的一項新的塑料加工技術(shù)，被認(rèn)為是有色金屬加工行業(yè)的一項技術(shù)革命。中國連續(xù)擠壓技術(shù)的發(fā)展始于1980年代中后期，通過引進、吸收和消化不斷完善。中國經(jīng)過30多年的發(fā)展，已成為連續(xù)擠壓技術(shù)設(shè)備生產(chǎn)和應(yīng)用的大國，技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用覆蓋銅、鋁等諸多行業(yè)和領(lǐng)域。從仿真學(xué)的初步完善到自主知識產(chǎn)權(quán)的再創(chuàng)新，中國形成了自主知識產(chǎn)權(quán)連續(xù)覆蓋的關(guān)鍵技術(shù)體系，達到了國際先進水平。其工作原理如圖1。型腔位于拉伸輪的一側(cè)，灰色材料在旋轉(zhuǎn)拉伸輪的驅(qū)動下進入拉伸型腔。受輪槽摩擦力的影響，灰質(zhì)溫度升高，壓力增大，然后從模具孔擠出以形成產(chǎn)品。產(chǎn)品大小和形狀取決于干模具，只需更換模具即可生成不同的產(chǎn)品規(guī)格。

近年來，連續(xù)擠壓技術(shù)在理論研究、技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備開發(fā)方面也取得了重大進展，包括金屬連續(xù)變形力學(xué)理論研究、金屬連續(xù)塑性變形過程的計算機數(shù)字模擬、三維擠壓技術(shù)和優(yōu)化的設(shè)備設(shè)計。

二、連續(xù)擠壓技術(shù)在銅加工中的應(yīng)用

（一）無氧銅帶

無氧銅帶用于生產(chǎn)高端產(chǎn)品部件，廣泛用于電力、電子、計算機和其他行業(yè)，如光纜、計算機微散熱器、柔性印刷電路板等。無氧銅帶是一種特殊的高技術(shù)和性能材料。對化學(xué)性能、氧氣含量、化學(xué)成分、機械性能、尺寸公差精度、板精度、表面粗糙度和邊質(zhì)量有嚴(yán)格要求。高氧含量和氧含量分布不均阻礙了無氧銅的生產(chǎn)。連續(xù)擠壓法采用直徑20 ～ 3φ0mm的無氧銅棒作為原料，通過連續(xù)擠壓和膨脹變形對膠帶進行損傷，然后通過冷軋、退火、表面處理等方式產(chǎn)生無氧銅帶。這一過程的關(guān)鍵是通過擴大變形獲得寬帶，這是皮帶生產(chǎn)中的一項創(chuàng)新。

（二）銅排和異型銅排

銅線是高電流銅導(dǎo)電材料，是電力領(lǐng)域的重要導(dǎo)電材料。廣泛應(yīng)用于化工焊接、金屬精煉等大型電解設(shè)備。連續(xù)擠壓技術(shù)用于生產(chǎn)銅棒，工藝主要為：拉動銅棒→連續(xù)壓縮→拉伸精度→切割長度。該工藝具有操作工藝短、成本低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、機械性能好等優(yōu)點。異形銅線是勵磁電機、直流電機等的主要材料當(dāng)使用連續(xù)擠壓技術(shù)生成異形銅排時，正確設(shè)計模具至關(guān)重要，模具設(shè)計應(yīng)充分考慮角度和縱橫比。

（三）接觸線

接觸線是一條裸線，通過直接接觸電弧爐將牽引變電站的電力輸送到電氣設(shè)備，是電氣化鐵路接觸網(wǎng)的重要組成部分。隨著中國鐵路的發(fā)展走向速度和電氣化。接觸線的性能需求越來越大。銅和銅合金接觸線材料從純銅發(fā)展為銅銀合金、銅錫合金、銅鎂合金等。銅接觸線和銅合金的主要生產(chǎn)方法有：串聯(lián)向上→拉伸、串聯(lián)軋制→拉伸、連續(xù)擠壓。連續(xù)軋制-拉法是連續(xù)軋制，生產(chǎn)線生產(chǎn)φ20mm線粗，然后用拉機冷拉。該方法的優(yōu)點是連續(xù)軋制被切割成熱軋帶線坯，完全去除成型狀態(tài)下的織物，成為一種小的等軸測顆粒。但是，以這種方式制造的接觸線含氧量較高，容易在晶格上形成易碎的銅氧化物，導(dǎo)致接觸線的彎曲和疲勞強度較低。連續(xù)擠出產(chǎn)生的接觸線具有良好的細(xì)晶組織、均勻的顆粒分布和良好的機械性能，指標(biāo)明顯高于標(biāo)準(zhǔn)。

（四）銅扁線

銅扁導(dǎo)線的電導(dǎo)率、延展性、抗拉強度和表面質(zhì)量是變壓器中使用的電磁線的重要材料，它們影響變壓器的質(zhì)量和性能。采用連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn)的銅扁線具有優(yōu)良的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，細(xì)晶分布均勻，表面質(zhì)量高，應(yīng)用該技術(shù)有助于節(jié)約退火過程，防止銅扁線性能受到爐內(nèi)溫度不均勻的影響，節(jié)約資源。

（五）無氧銅棒

無氧銅棒廣泛應(yīng)用于真空裝置中。由于真空裝置在制造過程中密封在氫中，氧含量受到嚴(yán)格控制，目前廣泛使用的無氧銅棒生產(chǎn)工藝有：熔融→半熔→熱擠壓→萃取。生產(chǎn)無氧銅碗的連續(xù)擠壓技術(shù)如下：串聯(lián)向上→連續(xù)壓縮→牽引；該技術(shù)生產(chǎn)的無氧銅桿具有能效高、總體性能好、設(shè)備投資少、組織生產(chǎn)靈活等優(yōu)點。

三、結(jié)束語

綜上所述，連續(xù)擠壓技術(shù)因其能效而廣泛用于銅和鋁等有色金屬的工業(yè)生產(chǎn)，并獲得了良好的經(jīng)濟效益。在研究銅合金的連續(xù)擠壓過程中，重點主要放在溶解的固體銅合金上，而加強銅合金的析出研究較少；有必要研究連續(xù)擠壓強化銅合金的組織和性能及其后的加工工藝，這有助于開發(fā)和應(yīng)用新的強化銅合金短工藝制備技術(shù)。