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铜合金连续挤压共性技术研发

时间:2016-09-29 浏览量: 字号:
 

  连续挤压技术的新颖之处在于将在压力加工中做无用功的磨擦力变为变形的驱动力和加热源,从而成为一种高效节能的加工新技术。铜连续挤压作为铝连续挤压技术的进一步延伸,一直受到国外一些学者和研究机构的重视。但由于铜的变形温度高、变形抗力大,使工装、模具过早失效这一难题,从而阻碍了这一技术在铜加工领域的应用。1998年11月,在亚洲线缆会议上,国外某公司发表了关于利用连续挤压技术生产铜扁线的文章,展示了连续挤压技术在铜加工方面应用的广阔前景。与此同时,大连铁道学院也在十余年连续挤压技术研究的基础上,于2002年开发出了铜扁线连续挤压技术及成套设备。而铜合金比无氧铜具有更高的强度、硬度和耐磨性,且再结晶温度还要高80-100℃,连续挤压过程中对工装、模具的要求更高。目前,国际上只有英、日、德等少数几个工业发达国家可以用连续挤压技术生产铜合金异型排。


  2005年,在本中心专家组讨论的基础上,对铜合金连续挤压技术,组织了专题攻关小组,并采用技术转让的模式与鹰潭市安固铜业有限公司合作开发“连续挤压无氧银铜异型排制造技术”,我们为其提供小试技术成果(含模具设计),安固公司负责中试生产及工艺研究。并投入64万元,购买了小试设备TLJ-120型小型连续挤压机、铜合金成份检测设备直读式光谱分析仪。我们在小试研究中,研究解决了上引连铸与连续挤压技术的衔接、热挤压与铜合金的适应性研究和异型热挤压模的设计等关键技术问题。


  1、上引连铸与连续挤压技术的衔接

利用安固现有的上引连铸机组生产铸坯,对上引连铸机组的工艺工装进行更新改造,将原引铸Φ20 mm的模具工装改成Φ16mm或Φ12.5mm模具工装(包括结晶器,石墨模等工装更换),对原上引连铸无氧铜杆工艺参数进行适当调整,根据含银量的不同选择不同的温度,一般在1140-1160℃内改变,加快牵引速度,并对铜杆表面进行保护,以适应连续挤压对坯料的要求;


  2、热挤压与无氧银铜的适应性研究

  ——对坯料的保护:由于连续挤压无氧银铜异型排是在500-600℃的温度下挤压成形的,因此对坯料的要求必须干净清洁,任何在该温度下产生气体的物质和脏物的带入都将影响产品的质量;因此我们利用安固公司的上引连铸炉,在试制过程中对坯杆做到严格保护,包括上引连铸过程中的机械传动和冷劫装置的滴漏以及设备的车间环境的整洁,杆坯的复盖保护等。


  ——挂铜和预热:对于无氧铜来说挂铜并不困难,但对无氧银铜来说由于再结晶温度和高温软化温度要比无氧铜高(约高80-100℃左右),因此挂铜相对困难,为此我们采取分步进行,首先用无氧铜或低银合金进行加热挂铜,预热料采用无氧铜或低银合金,预热时间增长,预热温度比无氧铜高30-50℃左右,再进行进料正常挤压。


  3、异型热挤压模的设计和模腔的修整

  ——模具的设计:连续挤压是一种金属流动过程,为使产品的内部组织均匀一致,模具设计必须合理,否则将出现材料不能充满型腔的现象,应根据异型排尺寸的大小、宽厚比的不同以及收缩量的大小设计过渡区,定径带和出口区。模具工作表面必须光滑,材料能适应高温工作环境的要求。


  ——模腔的修复:模腔在一次挤压结束后,由于在高温工作期间,特别是鼻子处会造成一定的的磨损变形和粘铜,因此必须进行修整和清理。否则将造成工艺参数变化等不利于产品质量的问题出现。模腔材料能适应高温工作环境的要求。


  ——模腔的选材:我们通过选用适合用作无氧银铜合金加工模具模腔的进口耐热模具钢材料,使模具模腔的使用寿命达到了30吨/付,挤压轮的寿命达到了160吨/个。这就为企业批量生产、降低生产成本、提高产品的性能价格比和竟争力奠定了坚实的基础。


  通过一年多的研究,我们终于如期完成了该技术的小试成果研究,在国内率先把连续挤压技术成功的运用于无氧银铜异型排的生产,首创了连续挤压无氧银铜异型排制造技术。并顺利通过了江西省科学技术厅组织的科技成果技术鉴定。专家一致认为:“连续挤压无氧银铜异型排工艺具有工艺先进、优质高效等特点,已经试生产出高性能的无氧银铜异型排,具有广阔的应用前景;该技术中采用科学的模具设计技术,自主研制出适用于该工艺的高质量整套模具;该项目首先在国内采用先进的上引连铸技术与连续挤压技术相结合、集无氧化和热挤压技术为一体,试制生产现代高速、高性能电机电器用无氧银铜异型排,经上海情报研究所查新,在国内未见完全相同的文献报道,该技术具有新颖性,其整体技术水平属国内领先。”


  安固中试生产以来,共为企业新增无氧银铜异型排产量3000吨,实现产值1.5亿元,利润750万元,税收450万元。中心实现技术服务收入42万元。连续挤压无氧银铜异型排制造技术的成功,为连续挤压技术在铜合金领域的应用开辟了先例,在全国铜行业有着广泛的应用前景。


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