圓拉扁工藝生產黃銅拉鏈線傷模具及難鍍色的原因及預防措施

羅繼華，羅鑫宇，葉東皇，黃少星

（1.安徽鑫科新材料股份有限公司，安徽 蕪湖 241000；2.安徽科瑞咨詢服務有限公司，安徽 蕪湖 241000；3.安徽工程大學，安徽 蕪湖 241000）

黃銅拉鏈線是銅合金線材行業的主導產品，很長一段時間，一直采用傳統壓扁、退火、拉伸、再退火等多道次循環間斷工藝生產（下稱傳統工藝），生產效率相對低下。隨著行業的技術進步，一種集壓扁、連拉、在線退火集為一體的新工藝（下稱圓拉扁工藝）出現，該工藝取消了單拉工序，減少一次氧化退火和酸洗，大幅提高了黃銅拉鏈線的生產效率、降低了生產成本，是銅加工行業的一項重大技術進步。但采用該工藝生產的拉鏈線產品發往市場后，客戶反饋該產品質量問題較多，其中比較突出的問題有兩個：一是“客戶鍍黑古銅色不均”；二是“模具壽命大幅降低”，嚴重制約該技術的推廣應用。本文根據現場觀察及取樣分析，詳細論述圓拉扁工藝生產黃銅拉鏈線難鍍黑古銅色及傷模具的原因，以及相應的控制與預防措施。

1 樣品分析

1.1 宏觀觀察

我們選取傳統工藝生產產品、圓拉扁工藝生產產品分別在客戶處進行電鍍及沖壓產品，具體情況如下：

1.1.1 鍍黑古銅色問題

兩種工藝生產的拉鏈線產品鍍黑古銅色對比試驗，鍍色結果見圖1。從圖1可看出：傳統工藝生產的拉鏈線產品鍍色均勻，鍍層厚而黑，圓拉扁工藝生產的拉鏈線產品鍍層薄而發淺黃色，鍍色效果差，確實存在難鍍色的問題。

圖1 兩種工藝生產產品鍍色結果

1.1.2 傷模具問題

客戶用圓拉扁工藝生產的產品沖制金屬拉鏈時，上沖模（拉鏈排咪模具由三部分組成，分別為成型模、刀模和上沖模，其中最容易損壞的是上沖模）的損壞情況見圖2。

圖2是完好的上沖模（圖左）與損壞的上沖模（圖右）對比。

圖2 完好的上沖模與損壞的上沖模模口對比

采用傳統工藝生產的產品沖制金屬拉鏈時，上沖模壽命在10小時左右，而采用圓拉扁工藝生產的產品沖制金屬拉鏈時，上沖模壽命僅6小時左右，甚至3～4小時。上沖模壽命的縮短，不僅會增加客戶的模具成本，影響產品質量，還會因頻繁更換模具而降低生產效率。

1.2 物理性能檢測

我們分別對傳統工藝和圓拉扁工藝生產的樣品（選取5#拉鏈線）進行了物理性能的檢測，結果見表1。

表1 兩種工藝生產拉鏈線樣品（5#）物理性能檢測結果

從檢測結果看，傳統工藝生產產品的抗拉強度、延伸率、硬度都比圓拉扁工藝生產產品性能值低。

1.3 金相組織檢測

200倍下拍攝的金相組織照片見圖3。金相檢測表明，傳統工藝產品內部晶粒粗大，而圓拉扁產品內部晶粒細小。

圖3 兩種工藝生產產品內部金相組織

2 問題的分析

傳統工藝生產的拉鏈線很少出現難鍍色和傷模具問題，而圓拉扁工藝生產的拉鏈線普通存在難鍍色和傷模具問題。其根源在于兩種工藝的留底退火方式不同，傳統工藝采用退火爐退火，這種退火工藝由于退火時間長，材料內部晶粒充分長大；而圓拉扁工藝留底退火采用在線退火，退火時間極短，材料內部晶粒沒有足夠的時間長大。理論研究表明，材料內部晶粒細小，容易出現鍍色不均和傷模具問題。

材料內部晶粒的大小決定于最后一道退火，我們通過多項試驗表明，在不改變圓拉扁最后一道在線退火方式的前提下，無論怎樣調整圓拉扁在線退火工藝參數以及調整前道生產工藝，成品內部的晶粒度很難明顯增大。由于晶粒度沒有明顯改變，單純物理性能的改變并不能從根本解決圓拉扁產品所存在的問題。

3 圓拉扁留底罩式爐退火試驗

為增大成品內部晶粒度，我們進行了圓拉扁留底罩式爐退火試驗，試驗工藝路線如下：（大拉連退）φ2.74—>(圓拉扁不用在線退火)1.15＊4.15—>壓扁機分裝—>罩式爐退火(470℃、2h/4h)—>(成品機)0.88＊3.95。成品抗拉強度為477Mpa，成品內部金相組織與傳統工藝生產的產品對比見圖4。

圖4 本次試驗產品內部晶粒度與傳統工藝產品對比

從圖4、表2可見，本次試驗產品內部晶粒度與傳統工藝相近，成品性能也與傳統工藝生產產品基本保持一致。該批產品發往市場后傷模具和難鍍色的問題均得到解決。

表2 圓拉扁工藝調整后生產拉鏈線樣品（5#）物理性能檢測結果

4 預防措施及結論

圓拉扁工藝生產黃銅拉鏈線傷模具的根源在于兩種工藝生產的產品內部晶粒大小不同。傳統工藝留底退火采用退火爐退火，退火時間長，再結晶晶粒粗大；而圓拉扁工藝留底退火采用在線電退方式，退火時間極短，再結晶晶粒細小。

（1）晶粒細小，晶體的強度和硬度高，塑性和韌性也高。材料太硬會對模具沖擊大而造成損傷。

（2）拉鏈線鍍色的難易程度，對同一材料來說，內部晶粒越大，表面越粗糙，越容易著色，圓拉扁工藝生產的拉鏈線其表面以及打成拉鏈時形成的橫截面更為光滑，因而相對較難著色。