李康

摘 要：在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下，連貫型擠壓工藝為當(dāng)前應(yīng)用的主要工件加工技術(shù)，將其應(yīng)用到稀土金屬加工工作中，能得到充分利用。在文章中，基于對銅質(zhì)合金材料的連貫型擠壓操作程序、擠壓操作過程以及工藝指標(biāo)的選擇和分析，研究了模具工件的整體架構(gòu)、對模具結(jié)構(gòu)、主要原材料等進(jìn)行選擇，促使其相關(guān)內(nèi)容的合理性。在對連貫型進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)工作中，具體的操作過程進(jìn)行了完整的銅排工件，其具備的操作過程和作業(yè)也保證處置程序、擠壓技術(shù)指標(biāo)以及模具工件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，從而對這些內(nèi)容都展開了研究，并獲得有效參考。

關(guān)鍵詞：銅合金；連續(xù)擠壓；工藝；模具

一、連續(xù)擠壓

擠壓為生產(chǎn)中的主要方法，主要用在有色金屬、鋼鐵材料的成型加工工作中，對一些復(fù)合材料、粉末材料的加工也同樣適用。傳統(tǒng)方式下，擠壓方法具備間歇性，實(shí)際的生產(chǎn)效率比較低。由于摩擦性的引起，產(chǎn)品的組織性能不均，具備的能耗也較大，同時(shí)，傳統(tǒng)擠壓設(shè)備的造價(jià)也更高，所以，為了對其產(chǎn)生的問題進(jìn)行解決，需要實(shí)現(xiàn)連續(xù)性擠壓方法，以促使其優(yōu)化使用。

連續(xù)擠壓中的擠壓機(jī)，其組成部分主要為擠壓輪、堵頭、擠壓，模等，是一種帶有輪槽的連續(xù)旋轉(zhuǎn)的擠壓輪?；谳啿酆团髁现g的，摩擦力，會(huì)直接導(dǎo)入坯料，保證在擠壓輪槽中與觸頭接觸。在該情況下，發(fā)現(xiàn)坯料模腔，因此會(huì)在擠壓?？走B續(xù)擠壓，使之產(chǎn)生產(chǎn)品。所以說，連續(xù)擠壓具備較大優(yōu)勢，能基于連續(xù)擠壓方式，對產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓生產(chǎn)工作中，當(dāng)使用的坯料為盤桿，要在期間對坯料實(shí)現(xiàn)預(yù)處理工作，保證能將表面的坯料油污、氧化皮等進(jìn)行清理，從而維護(hù)產(chǎn)品的整體質(zhì)量。當(dāng)產(chǎn)品從模腔內(nèi)擠出、其溫度不斷升高的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓后，需要利用水箱將其冷卻，以免氧化。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還可以使用超聲波探傷裝置，維護(hù)產(chǎn)品的整體質(zhì)量，也要針對其不合格產(chǎn)品，對工藝進(jìn)行調(diào)整。連續(xù)性擠壓與傳統(tǒng)擠壓存在較大不同，如：連續(xù)擠壓的生產(chǎn)線更為靈活，使用的設(shè)備占地面積小，需要的投資成本也少。同時(shí)，不需要對坯料進(jìn)行加熱，需要基于摩擦和變形發(fā)熱，達(dá)到合理溫度。也能對超長制品進(jìn)行生產(chǎn)，具備良好的光潔度。坯料也更為多樣，可以應(yīng)用在線坯和顆粒狀原料。對于同一個(gè)直徑的桿坯，不僅能為其生產(chǎn)出最小截面的產(chǎn)品，也能滿足不同的線徑產(chǎn)品。

在1971年提出連讀擠壓后，通過對其研究，在1975年實(shí)現(xiàn)了第一臺(tái)連續(xù)擠壓設(shè)備設(shè)備。隨后，又逐漸產(chǎn)生單輪單槽、單輪雙槽等不同結(jié)構(gòu)形式的工業(yè)擠壓設(shè)備。其具備的驅(qū)動(dòng)功率也逐漸增大。該技術(shù)的應(yīng)用，在各個(gè)復(fù)合材料方面都得以普遍應(yīng)用，其具備的獨(dú)特性也更為明顯。特別是高精度的異型材料擠壓工作中，不僅是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的主要方向，也能在當(dāng)前的多樣化工業(yè)發(fā)展下滿足要求。所以說，連續(xù)擠壓是技術(shù)性發(fā)展和延伸的重點(diǎn)，當(dāng)前已經(jīng)引起社會(huì)和外界的重視與研究。如：上海交通大學(xué)已經(jīng)開發(fā)了銅連續(xù)擠壓機(jī)，并將其應(yīng)用到工廠和企業(yè)中，獲得較大成就，也為現(xiàn)代社會(huì)的積極發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)，是工業(yè)生產(chǎn)效率提升的主要設(shè)備，所以，要對其進(jìn)一步研究。

二、連貫型擠壓操作工藝

連貫型擠壓操作工藝，在操作過程中能實(shí)現(xiàn)較高效率，促進(jìn)加工質(zhì)量的提升，在整個(gè)過程中產(chǎn)生的消耗也比較低。連貫型擠壓操作工藝可以應(yīng)用到稀土金屬工件加工工作中，實(shí)現(xiàn)大面積的應(yīng)用范圍。也可以將該工藝應(yīng)用到銅金屬、銅質(zhì)合金材料加工工作中?；趯ψ香~金屬、銅銀型合金材料的應(yīng)用，可以制作為銅材扁平線、實(shí)心銅質(zhì)材料。當(dāng)在輪槽結(jié)構(gòu)中，處于擠壓扁輪并維持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)受壓緊輪一定壓力程度的影響，會(huì)在輪槽和坯料之間產(chǎn)生一定摩擦現(xiàn)象，在該現(xiàn)象中，需要在擠壓輪結(jié)構(gòu)中，連續(xù)拉入金屬坯料，使之運(yùn)輸?shù)綔喜壑校⑵鋵?dǎo)向模腔和平板以及擠壓型腔體內(nèi)部，促使其產(chǎn)生塑性變形，保證模具在通孔內(nèi)擠壓，產(chǎn)生工業(yè)制品。在實(shí)際操作過程中，在銅質(zhì)合金材料連貫型擠壓工作中，實(shí)際的變形情況、溫度因素、應(yīng)力分布情況以及控制速度等的變化規(guī)律都無法發(fā)現(xiàn)，在總體上，需要根據(jù)對相關(guān)數(shù)值的模擬對其控制，這樣實(shí)施的參數(shù)仿真效果與實(shí)際數(shù)據(jù)不僅相符，也能在較大程度上滿足實(shí)際發(fā)展需求。

在連貫型擠壓定形工藝中，還需要對其中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制。因?yàn)閿D壓工作在加工生產(chǎn)期間，是對銅排工件的尺寸進(jìn)行研究，并具體研究定形程序和模具結(jié)構(gòu)的編制過程。對于其使用的加工毛坯，主要原料為銅鎂合金，其存在的鎂成分含量為0.4%，其余為銅。為了對毛坯材料進(jìn)行處理，可以利用預(yù)熱操作方式，將其溫度控制在405℃，結(jié)構(gòu)體的直徑為17毫米。同時(shí)，進(jìn)行連貫性的擠壓作業(yè)中，其具備的壓進(jìn)尺度為5毫米，模具本體的初始溫度也要控制在425攝氏度。對于其中的擠壓轉(zhuǎn)輪，也要對其旋轉(zhuǎn)直徑進(jìn)行控制，最為合適的可以選擇355毫米，擠壓的轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘9轉(zhuǎn)。所以說，實(shí)現(xiàn)連貫擠壓操作工作，是利用擠壓圓輪、毛坯材料之間產(chǎn)生的摩擦力，在模腔內(nèi)引入坯料，以保證能完成定形過程。在這種生產(chǎn)方式下，就要促進(jìn)擠壓輪本體和毛坯材料的摩擦系數(shù)提升，保證在期間能獲得較大粘合力，以實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的摩擦作用，這樣在整體上才能實(shí)現(xiàn)良好的定形工藝。

三、連續(xù)擠壓成型工藝

1.具體的工藝方案

對于引線框架、銅帶等實(shí)現(xiàn)銅合金的板帶生產(chǎn)工藝，其加工方案為：銅桿---固溶---預(yù)熱工作。隨后，對其進(jìn)行連續(xù)擠壓，當(dāng)冷卻后綁扎成型，以促使其實(shí)現(xiàn)。在市場上，當(dāng)前購買的銅桿具備的加工硬化程度高，所以，為了對其加工，需要實(shí)現(xiàn)固溶處理，以達(dá)到軟化的作用。如：連續(xù)擠壓銅排、引線框架帶坯的截面形狀等，都要實(shí)現(xiàn)后續(xù)的多道冷軋和精軋工作，這樣才能得到更薄的銅帶和引線框架。在對連續(xù)擠壓工藝進(jìn)行研究過程中，還需要重點(diǎn)分析銅排、引線框架的成型壓力、擠壓速度以及擠壓比之間的關(guān)系。

2.具體的工藝參數(shù)

在文章中，將擠壓銅排的截面設(shè)為長度30毫米、高度為4毫米，圓角半徑為1毫米。經(jīng)過對成形工藝、模具的設(shè)計(jì)和分析，選擇毛坯材料銅鎂合金，其鎂的含量為0.3%，其他為銅。并且，毛坯的預(yù)熱溫度為400℃，直徑為16毫米，在連續(xù)擠壓過程中，其壓下量為4毫米。連續(xù)擠壓，是基于擠壓輪和坯料之間的摩擦力，并將其坯料拉入到模腔內(nèi)形成。因此，需要增加擠壓輪和坯料之間的摩擦系數(shù)，一般情況下，要實(shí)現(xiàn)該效果，可以在擠壓輪上鍍黃銅。endprint

四、實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)工作

1.分析模具的總體結(jié)構(gòu)

銅合金連續(xù)擠壓模具，其具備的成型部件主要為模腔、模具、加強(qiáng)圈、墊塊、蓋子等。因?yàn)樵跀D壓過程中具備的變形抗力較高，模具受到的高壓、變形熱作用更明顯，所以，要保證模具具備良好結(jié)構(gòu)，促進(jìn)其硬度足夠，維護(hù)強(qiáng)度和韌性。對于擠壓模具裝配和模具的裝配關(guān)系，要在模腔內(nèi)放置模具墊塊，需要按照一定順序，基于模腔蓋子的小端，并加以配合進(jìn)行再次旋轉(zhuǎn)，然后利用螺釘將其連接。

2.對成型零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇

在我國當(dāng)前的熱作模具鋼應(yīng)用中，最為廣泛的為H13鋼。它主要在熱鍛模、熱擠壓模、有色金屬壓鑄模中的應(yīng)用。在使用過程中，需要對其進(jìn)行熱處理工作。因?yàn)镠13鋼具備較強(qiáng)硬度和高溫度，也能抗磨性和抗回火，盡管在高溫、高壓以及較大沖擊力下也能承受，能實(shí)現(xiàn)更為良好的綜合力學(xué)性能，將其應(yīng)用到連續(xù)擠壓模具材料中，更為合適。如：導(dǎo)板、擠壓輪、壓實(shí)輪、模腔等，都可以使用H13鋼。當(dāng)擠壓輪和壓實(shí)輪使用H13鋼的時(shí)候，對其加工期間，其熱處理硬度為48-51HRC。如果模腔和模具使用H13，要對其進(jìn)行鋼鍛件加工工作。熱處理工作中，主要使用真空淬火方式，其硬度為51-54HRC，其他的零件熱處理硬度為48-51HRC。

模具在實(shí)際工作中，帶短影響整體的使用壽命，當(dāng)工作帶較長，增加擠壓壓力的時(shí)候，也就影響擠壓工件的表面質(zhì)量。如：模具的工作帶為4毫米，出口斜度為6度，所以模具的加強(qiáng)圈、模腔蓋子的出口斜度為6度。針對模腔的擴(kuò)展區(qū)域，需要根據(jù)連續(xù)擠壓產(chǎn)品的截面形狀、截面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。模腔擴(kuò)展區(qū)最為主要的目的是促使金屬更好填充模腔，并擠壓出更好的產(chǎn)品。其中的設(shè)計(jì)尺寸不能太大，具備的防擠壓比過大，實(shí)現(xiàn)的擠壓輪驅(qū)動(dòng)力也不夠。擠壓比一般為擠壓型腔斷面積，是與產(chǎn)品斷面積之間的比，能真實(shí)的對擠壓變形參數(shù)具體反映。由于銅合金的連續(xù)擠壓變形壓力大，所以，要對擠壓比進(jìn)行控制。

3.相關(guān)的試驗(yàn)研究

在該次試驗(yàn)工作中，主要的試驗(yàn)材料為CuMg0.3合金，其坯料直徑為16毫米，擠壓產(chǎn)品的銅排截面長度為30毫米，高度為4毫米，擠壓設(shè)備主要使用連續(xù)擠壓機(jī)。在實(shí)驗(yàn)過程中，首先，啟動(dòng)機(jī)器3分鐘，并對即將700℃預(yù)熱的美銅合金上引桿短料，實(shí)現(xiàn)擠壓輪和模具的預(yù)熱工作。還要將美銅短料連續(xù)輸送，逐漸增加其轉(zhuǎn)速。期間，要將擠出的產(chǎn)品經(jīng)過循環(huán)冷卻，同時(shí)利用收線盤收卷保存。

經(jīng)過試驗(yàn)中的分析和研究發(fā)現(xiàn)，擠壓出銅排。在擠壓后，會(huì)將其切割出一段。同時(shí)，銅排產(chǎn)品的表面是淺黑色的，受高溫氧化的影響，不會(huì)制約后期的加工要求。當(dāng)截面形狀、截面尺寸達(dá)到一定要求的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)銅排表面、截面并沒有較大缺陷，在連續(xù)擠壓過程中，擠壓輪和模具等一些成形零件也未產(chǎn)生失效現(xiàn)象。

五、結(jié)語

根據(jù)以上對合金材料的試驗(yàn)分析，詳細(xì)研究擠壓出銅排，并促進(jìn)連續(xù)擠壓工藝方案、擠壓工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇，保證在整體上對促進(jìn)模具總體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)以及材料的有效應(yīng)用。基于700℃的預(yù)熱引桿短料，對擠壓輪、模具進(jìn)行預(yù)熱，能根據(jù)一定要求使其符合初始溫度。所以說，連續(xù)擠壓技術(shù)的使用具備較大優(yōu)勢，能促使其高效化和節(jié)能化發(fā)展。針對銅鎂合金銅排擠壓工藝、模具以及模具設(shè)計(jì)的分析，能根據(jù)相關(guān)條件為銅鐵合金、銅銀合金以及其他材料等提供有效依據(jù)，為各個(gè)類型的連續(xù)擠壓成形工藝參數(shù)、模具的設(shè)計(jì)工作提供有效參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何洪威，姚向軍，李冰等.溫度對H62黃銅連續(xù)擠壓成形性能的影響研究[J].熱加工工藝，2013，42（11）：28-29，32.

[2] 李冰，樊志新，運(yùn)新兵等.產(chǎn)品形狀對H62黃銅連續(xù)擠壓成形載荷的影響[J].熱加工工藝，2013，42（9）：12-13，17.

[3] 洪耀華，姚向軍.基于連續(xù)擠壓的錫青銅等通道彎角擠壓研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010（2）：135-137.endprint