童金林

（浙江力博實業(yè)股份有限公司，浙江 紹興 312000）

1 連續(xù)擠壓技術的工作原理

連續(xù)擠壓技術是由英國斯普林菲爾德實驗室提出的塑性加工新技術，被譽為有色金屬加工行業(yè)的一次技術革命。我國連續(xù)擠壓技術的發(fā)展始于上世紀八十年代中后期，通過引進、吸收、消化得以不斷提升。歷經30多年的發(fā)展，我國已成為連續(xù)擠壓技術的設備生產大國和工藝技術應用大國，工藝設備的應用涵蓋了銅鋁加工等多個行業(yè)、領域。從初創(chuàng)時的仿制、改進，到現(xiàn)在的擁有自主知識產權的再創(chuàng)新，我國已形成了完全具有自主知識產權的連續(xù)擠壓關鍵技術體系，并已具備國際先進水平。

連續(xù)擠壓技術的工作原理如圖1所示：模腔位于擠壓輪側面，坯料在旋轉擠壓輪的帶動下進入擠壓腔內，在輪槽摩擦力的作用下，坯料溫度升高壓力加大，達到一定值后便從模孔中擠出，形成產品。產品的尺寸與形狀取決于模具，只需簡單地更換模具即可生產出不同規(guī)格的產品。

圖1 連續(xù)擠壓原理圖

近年來連續(xù)擠壓技術在理論研究、技術創(chuàng)新與設備研發(fā)等方面也取得了較多的進展，主要包括：連續(xù)擠壓金屬變形力學理論研究、連續(xù)擠壓金屬塑性變形過程的計算機數(shù)值模擬、連續(xù)擠壓設備三維制圖技術與優(yōu)化設計等。在裝備方面的主要技術創(chuàng)新包括：漸變冷卻長壽命擠壓輪、大擴展比組合式腔體、全自動液壓換向增壓器、長壽命高溫合金連續(xù)擠壓模具、連續(xù)擠壓生產線計算機智能控制系統(tǒng)、桿坯料表面清理設備、端驅動前鉸式鎖靴系統(tǒng)等[1]。

表1 銅材連續(xù)擠壓生產線情況

2 連續(xù)擠壓技術在銅加工中的應用

與傳統(tǒng)的擠壓生產工藝相比，連續(xù)擠壓技術取消了加熱工序，不僅縮短了工藝流程、而且大幅度縮短了生產周期、降低了產品的單位能源消耗。連續(xù)擠壓技術將壓力加工中無用的摩擦力轉變?yōu)樽冃蔚尿寗恿图訜嵩?，?jié)能效果顯著，符合低碳經濟的要求。連續(xù)擠壓技術由于高效、節(jié)能、綠色環(huán)保、低耗的工藝技術特點，使其迅速的在銅加工行業(yè)中推廣，尤其是在電工用紫銅材加工領域，連續(xù)擠壓技術和裝備都得到了良好的推廣和應用。連續(xù)擠壓技術的不斷創(chuàng)新，造就了兩個具有國際競爭優(yōu)勢的制造產業(yè)：銅材連續(xù)擠壓技術應用產業(yè)和連續(xù)擠壓設備制造產業(yè)，為我國有色金屬加工行業(yè)的發(fā)展作出了貢獻。

連續(xù)擠壓技術在銅加工行業(yè)規(guī)?；?、產業(yè)化的應用主要包括：銅扁線、銅母線、銅棒、接觸線、紫銅帶、導電用銅型材等，并取得了可觀的經濟效益和社會效益。

圖3 紫銅帶連續(xù)擠壓制造新技術

3 銅合金連續(xù)擠壓技術的研究

連續(xù)擠壓的研究主要集中純銅、固溶強化型銅合金方面。H68黃銅經連續(xù)擠壓和退火處理后，其延伸率隨著退火溫度的增加而增加，抗拉強度隨著退火溫度的增加略有下降。對銅鎂合金CuMg0.3棒料連續(xù)擠壓微觀組織的分析發(fā)現(xiàn)，銅鎂合金在連續(xù)擠壓變形過程中，其變形程度大、變形溫度高、停留時間短，大部分發(fā)生了動態(tài)再結晶，擠壓成形的銅鎂合金板材的晶粒得到極大細化，其相關力學性能得到改善。銅鎂合金線材連續(xù)擠壓擴展變形過程中，腔體入口處流動速度最快，變形溫度最高，達到700-800℃。研究擠壓輪轉速對銅鎂合金連續(xù)擠壓成形過程的影響規(guī)律發(fā)現(xiàn)，隨著擠壓輪轉速的提升，連續(xù)擠壓成型過程中金屬的變形溫度不斷升高，等效應力值和擠壓輪扭矩不斷下降。擠壓輪轉速從4.5r/min提升到6.5r/min時，銅鎂合金在擋料塊處的溫度由765℃增加到775℃，擠壓輪轉速提升到7.6r/min時，擋料塊處的溫度增加到791℃[2-5]。

研究C194合金連續(xù)擠壓全過程的組織與性能演變規(guī)律時發(fā)現(xiàn)，連續(xù)擠壓過程中并未出現(xiàn)大量明顯動態(tài)再結晶組織，僅在直角彎曲后變形區(qū)觀察到少量晶界擇優(yōu)析出的不完全動態(tài)再結晶的細小晶粒，在擠壓過程中發(fā)生第二相析出。析出形貌有尺寸為60-80nm的橢球形粒子和尺寸為10-20nm的微小顆粒。前者主要出現(xiàn)在晶界處，后者主要彌散分布在晶界和晶粒內部[6]。

固溶態(tài)Cu-Cr合金連續(xù)擠壓過程中發(fā)生形變、回復再結晶和固溶體分解，連續(xù)擠壓能夠大幅提高合金性能，但對冷卻速率變化比較敏感，與水淬相比，空淬使時效析出和再結晶得以繼續(xù)進行，使導電性能進一步提升。水淬時，析出相為Cr相，粒子尺寸為3～5nm，并且有一部分的析出相是沿著位錯、亞晶界擇優(yōu)析出；空淬時，析出相已經明顯長大，尺寸約為15nm，均勻彌散地分布在基體內。Cu-Cr-Zr合金連續(xù)擠壓后，粗大的晶粒消失，均勻分布著大量的細小晶粒，具有一定方向性的亞晶和形變晶粒，平均晶粒尺寸在0.5～lμm之間；在亞晶和形變晶粒之間夾雜少量等軸的再結晶晶粒，再結晶晶粒的平均尺寸約200nm[7]。

4 結論

連續(xù)擠壓技術由于其高效、節(jié)能的特點，已經廣泛應用于銅、鋁等有色金屬的產業(yè)化生產，并取得了良好的經濟效益。連續(xù)擠壓銅合金的研究中，主要集中在固溶強化性銅合金，對于析出強化型銅合金研究較少；開展適用于產業(yè)化的連續(xù)擠壓及其后續(xù)加工工藝對析出強化型銅合金的組織和性能的研究十分有必要，有利于實現(xiàn)析出強化型銅合金短流程制備新技術的開發(fā)和應用。