连续挤压铜合金杆材常见问题浅析

【摘 要】 本文主要针对挤压铜合金杆出现的滚杆、挤不满、冷隔及表面气泡和穿透性气孔等常见缺陷进行了分析，并指出了相应的防治措施。

【关键词】 连续挤压 缺陷 分析 措施

1 连续挤压技术及其应用

挤压是有色金属、钢铁材料生产与零件生产、零件成型加工的主要生产方法之一，也是各种复合材料、粉末材料等先进材料制备与加工的重要方法。连续挤压技术是挤压成型技术的一项新的技术，连续挤压法是由英国原子能管理局斯普林菲尔德实验室的格林在1971年提出的，称之为CONFORM连续挤压法，其原理图如下图1所示。其巧妙的利用坯料与挤压轮沟槽及压实轮之间的摩擦力作为驱动力实现连续挤压，只要挤压型腔的入口端能连续的喂入坯料，便可实现连续挤压出无限长制品的目的。而且其生产工艺流程简单，大大节约了生产成本。工艺流程如图2所示。随着近几年我国铁路行业的高速发展，对接触线和承力索的机械性能和电气性能的要求也大大提高，传统的生产工艺已达不到其要求。为生产出性能更好，同时又为了达到新铁标的技术要求，挤压成为关键和不可缺少的工序。本文重点研究在挤压铜合金杆材时出现的各种缺陷及其解决措施。

2 常见缺陷及解决措施

2.1 滚杆

滚杆是在挤压杆材过程中比较常见的一种现象，这是由于摩擦力不够或杆材温度没有达到指定的挤度温度所造成的。当轮槽与杆材的摩擦力不够时，导致杆材的打滑，杆材不能连续的喂入，容易造成挤压温度不够而是杆材不能连续的挤压，导致杆材堆积在压实轮和靴座的间隙处，使挤压过程不能连续的进行。摩擦力不足主要是由杆材表面质量，挤压轮槽尺寸，压实轮下压距离及挤压轮槽的掉底所产生。在确保挤压轮槽，压实轮的下压距离及轮槽未掉底的情况下，杆材的表面质量是重要因素。杆材表面氧化严重时，机械清刷不干净容易导致上述现象的发生。因此，在生产过程前应确保杆材表面质量，防止其氧化。挤压温度不够是由于模腔的预热温度不够或挤压模腔中阻力环的尺寸不合格。因此，在挤压前，模腔要严格按照工艺设定的垫片尺寸和预热温度进行加热，使其确保达到指定的挤压温度而避免上述现象的发生。

2.2 挤不满

挤不满现象也是挤压铜合金杆材时比较常见的现象之一，如下图3所示。由图可以看出，在挤压模腔的扩展区出现挤不满，导致成品表面有较严重的凹坑，这种现象对以后的冷轧和拉拔工序会产生较大影响，容易导致接触线成品表面出现裂纹、毛刺及起皮现象，严重影响接触线的性能。出现上述现象的主要原因是模腔的设计不合理，导致金属流动性不好；因此，合理的确定挤压模腔的尺寸（包括模腔进口尺寸和深度、扩展腔的进出口直径和深度）尤为重要，这需要反复的试验和改进来确定适合自身的挤压参数。

2.3 冷隔

冷隔是在挤压过程中经常出现的现象，如图4所示，断口形状为中间凸起，周围呈层状，这种工艺缺陷对接触线的性能影响非常大，在冷轧拉拔过程中容易发生断杆，如果未及时发现而应用于铁路接触网，将会造成潜在的危害。导致这种缺陷的主要原因是金属流动不均匀；连续挤压过程中初可采用常规挤压的一些减少金属流动不均匀的措施外，还有一些更为简单、灵活和有效的办法，就是加垫片。根据挤压制品的形状和金属流动特点，通过不同形状的垫片来调整金属的流动速度；垫片的形状各式各样，不能一概而论，但其基本结构应能促使塑变的金属向焊缝处流动，并能使金属汇合处流速加快。

2.4 表面气泡、穿透性气孔

在挤压铜合金杆时，如果杆料表面有油污、水分或其他赃物时，挤出的杆料表面会出现气泡，严重者将会出现穿透性气孔，其对成品性能影响较大；此外，挤压轮或压实轮上有水分或油污、冷却水溅到杆料或挤压轮上、上引连铸杆料组织疏松和含气都会导致上述现象的发生。为杜绝这类现象的出现，在杆料喂入前进行机械清洗不可缺少，同时，在挤压过程中应合理保持冷却水流量及生产过程的控制，以及在上引连铸过程中防止裂纹及铸造疏松的形成。总之，影响挤压铜杆质量的因素很多，而且相互关联。仅仅做好以上列举的还远远不够，要提高挤压铜杆的质量就必须严格把住每一道关，严格按工艺要求精心操作，防患于未然。

参考文献

[1]钟毅，著.连续挤压技术及其应用.北京：冶金工业出版社，2004.

[2]魏军伟，黄坤，高大伟，李永旺，李英辉，等.铜合金挤压材常见缺陷分析与预防措施[J].有色金属加工，2006，35（3）：40-45.