脫皮擠壓工藝在銀基觸頭材料生產應用

劉立強， 曾海波， 俎玉濤， 王貴生

（浙江福達合金材料科技有限公司，浙江溫州 325025）

0 引言

低壓電器中觸頭材料多為銀基材料，生產中多用到擠壓工藝。擠壓工藝主要目的有兩個，一是擠壓成型，即將AgMe 錠子擠壓成AgMe 板或線；二是提高材料密度、強度，這個作用主要是針對粉末冶金工藝制備的AgMeO 及AgMe 錠子。擠壓工藝決定擠壓材料表面狀態、組織均勻性、材料致密性。擠壓工藝的選擇是決定觸頭材料性能穩定的基礎。

1 常規熱擠壓工藝及其缺點

常規擠壓工藝如表1 所示[1]。常規擠壓缺陷如表2所示[2]。

表1 擠壓分類

表2 擠壓缺陷以及引起的原因

在眾多擠壓缺陷中，以擠壓表面起皮起泡缺陷影響因素最多，且最易發生。表面起泡會導致產品結合強度較差、電性能不穩定的問題。表面起皮起泡主要原因是擠壓過程中擠壓筒內壁殘留一層觸點材料。該層材料已致密，在后續擠壓過程中，該層材料脫落會形成起泡或者起皮等問題，需對擠壓材料表面進行處理。如果是擠壓板材，在后續加工中需增加表面車削或者刨削，以去除表面起泡或起皮；如果是擠壓絲材，需要在后續加工過程中增加絲材扒皮操作。由于觸點材料多為銀合金材料，很多觸點生產廠家為了提高材料利用率，并未對材料表面進行處理，導致觸點材料電性能不穩定。

隨著對產品質量要求的不斷提高，需要制作出性能穩定單一的材料，同時節能減耗也不允許采用擠壓材料后續去除材料表面起泡起皮，最佳的解決方法是擠壓材料不出現問題。通過查閱相關工具書，確認采用反擠脫皮擠壓工藝可以實現材料表面無起泡起皮擠壓。

2 脫皮擠壓工藝可行性分析

2.1 反向脫皮擠壓

反向脫皮擠壓過程如圖1 所示。如圖1 所示，擠壓模具外徑比擠壓筒內徑小4 mm～10 mm，在擠壓過程中，觸點材料錠子外層2 mm～5 mm 滯留在筒內壁不會流入到成品內，不會出現皮下氣泡或者起皮等問題。

圖1 反向脫皮擠壓過程示意圖

選用反向擠壓是由于反向擠壓的流動區小，錠子外層材料不會發生強烈的紊流，擠壓制品質量相對好控制。如果采用正向擠壓，為了保證脫皮加壓能夠順暢進行，必須進一步增加擠壓脫皮層厚度，從而進一步降低了材料利用率。

2.2 反向脫皮擠壓主要工藝參數

反向脫皮擠壓主要工藝參數如表3所示。

表3 反向擠壓脫皮主要工藝參數［3］

3 初步試驗結果

3.1 試驗參數

擠壓機為1100 t 反擠壓機，擠壓筒內徑110 mm，擠壓模尺寸φ分別為110 mm、107 mm、105 mm、103 mm、100 mm。擠壓材料為混粉工藝制備的AgNi(10)，材料錠子規格φ105 mm×（240 mm～300 mm），質量為20 kg。擠壓規格為φ7 mm線材。

為保證脫皮擠壓工藝一致，擠壓模具與反向擠壓桿連接方式采用三個定位銷連接方式，并且專門塞尺，保證擠壓模具與擠壓筒間隙一致，從而保證筒中心和擠壓模具中心在同一中心線，如圖2所示。

圖2 擠壓模具與擠壓桿連接示意圖

3.2 試驗結果

每個模具進行20次試驗，擠壓工藝（擠壓溫度、擠壓速度等） 不變。每次擠壓完成后，去除頭尾材料，對比擠壓產品外觀起泡、組織夾雜以及脫皮殼完成情況等，對比情況見表4。剪除頭尾和表面嚴重起泡和夾雜材料后，稱取合格品的質量，計算成品率，對比成品率見表5。

表4 試驗材料部分結果對比

表5 成品率情況

3.3 結果分析

（1）皮殼厚度小于2.5 mm 時，皮殼不完整，無法達成脫皮擠壓目的。

（2）在不考慮起泡導致的成品率浪費的前提下，脫皮擠壓材料成品率會降低。

（3）AgNi(10)材料當皮殼厚度≥3.5 mm 時，皮殼完整，擠壓材料表面無起泡夾雜等缺陷，同時材料成品率與不脫皮擠壓基本相同。

（4）由于不同材料性能不同，脫皮皮殼的厚度需要進行不同嘗試后才能確認。

4 結論

（1）脫皮擠壓工藝用于銀基觸頭材料生產，可有效解決由于筒壁殘余料帶來的起泡和夾雜等問題。

（2）銀基觸頭材料反擠壓脫皮擠壓皮殼厚度必須在2 mm～4 mm才能保證皮殼完整。

（3）不同觸頭材料的性能不同，為了保證皮殼的完整性，需要根據不同材料進行單獨測試皮殼厚度。

（4）皮殼厚度處于一個合理范圍，才可以保證既提升材料性能，又基本不降低材料利用率。具體情況，不同材料需要單獨試驗確認。