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      連續(xù)擠壓銅合金桿材常見問題淺析

      2014-06-18 02:34吳斌杜春雷孫偉龍
      中國科技縱橫 2014年4期
      關(guān)鍵詞:缺陷措施分析

      吳斌 杜春雷 孫偉龍

      【摘 要】 本文主要針對擠壓銅合金桿出現(xiàn)的滾桿、擠不滿、冷隔及表面氣泡和穿透性氣孔等常見缺陷進行了分析,并指出了相應(yīng)的防治措施。

      【關(guān)鍵詞】 連續(xù)擠壓 缺陷 分析 措施

      1 連續(xù)擠壓技術(shù)及其應(yīng)用

      擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產(chǎn)與零件生產(chǎn)、零件成型加工的主要生產(chǎn)方法之一,也是各種復(fù)合材料、粉末材料等先進材料制備與加工的重要方法。連續(xù)擠壓技術(shù)是擠壓成型技術(shù)的一項新的技術(shù),連續(xù)擠壓法是由英國原子能管理局斯普林菲爾德實驗室的格林在1971年提出的,稱之為CONFORM連續(xù)擠壓法,其原理圖如下圖1所示。其巧妙的利用坯料與擠壓輪溝槽及壓實輪之間的摩擦力作為驅(qū)動力實現(xiàn)連續(xù)擠壓,只要擠壓型腔的入口端能連續(xù)的喂入坯料,便可實現(xiàn)連續(xù)擠壓出無限長制品的目的。而且其生產(chǎn)工藝流程簡單,大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。工藝流程如圖2所示。隨著近幾年我國鐵路行業(yè)的高速發(fā)展,對接觸線和承力索的機械性能和電氣性能的要求也大大提高,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝已達不到其要求。為生產(chǎn)出性能更好,同時又為了達到新鐵標(biāo)的技術(shù)要求,擠壓成為關(guān)鍵和不可缺少的工序。本文重點研究在擠壓銅合金桿材時出現(xiàn)的各種缺陷及其解決措施。

      2 常見缺陷及解決措施

      2.1 滾桿

      滾桿是在擠壓桿材過程中比較常見的一種現(xiàn)象,這是由于摩擦力不夠或桿材溫度沒有達到指定的擠度溫度所造成的。當(dāng)輪槽與桿材的摩擦力不夠時,導(dǎo)致桿材的打滑,桿材不能連續(xù)的喂入,容易造成擠壓溫度不夠而是桿材不能連續(xù)的擠壓,導(dǎo)致桿材堆積在壓實輪和靴座的間隙處,使擠壓過程不能連續(xù)的進行。摩擦力不足主要是由桿材表面質(zhì)量,擠壓輪槽尺寸,壓實輪下壓距離及擠壓輪槽的掉底所產(chǎn)生。在確保擠壓輪槽,壓實輪的下壓距離及輪槽未掉底的情況下,桿材的表面質(zhì)量是重要因素。桿材表面氧化嚴(yán)重時,機械清刷不干凈容易導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。因此,在生產(chǎn)過程前應(yīng)確保桿材表面質(zhì)量,防止其氧化。擠壓溫度不夠是由于模腔的預(yù)熱溫度不夠或擠壓模腔中阻力環(huán)的尺寸不合格。因此,在擠壓前,模腔要嚴(yán)格按照工藝設(shè)定的墊片尺寸和預(yù)熱溫度進行加熱,使其確保達到指定的擠壓溫度而避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

      2.2 擠不滿

      擠不滿現(xiàn)象也是擠壓銅合金桿材時比較常見的現(xiàn)象之一,如下圖3所示。由圖可以看出,在擠壓模腔的擴展區(qū)出現(xiàn)擠不滿,導(dǎo)致成品表面有較嚴(yán)重的凹坑,這種現(xiàn)象對以后的冷軋和拉拔工序會產(chǎn)生較大影響,容易導(dǎo)致接觸線成品表面出現(xiàn)裂紋、毛刺及起皮現(xiàn)象,嚴(yán)重影響接觸線的性能。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是模腔的設(shè)計不合理,導(dǎo)致金屬流動性不好;因此,合理的確定擠壓模腔的尺寸(包括模腔進口尺寸和深度、擴展腔的進出口直徑和深度)尤為重要,這需要反復(fù)的試驗和改進來確定適合自身的擠壓參數(shù)。

      2.3 冷隔

      冷隔是在擠壓過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象,如圖4所示,斷口形狀為中間凸起,周圍呈層狀,這種工藝缺陷對接觸線的性能影響非常大,在冷軋拉拔過程中容易發(fā)生斷桿,如果未及時發(fā)現(xiàn)而應(yīng)用于鐵路接觸網(wǎng),將會造成潛在的危害。導(dǎo)致這種缺陷的主要原因是金屬流動不均勻;連續(xù)擠壓過程中初可采用常規(guī)擠壓的一些減少金屬流動不均勻的措施外,還有一些更為簡單、靈活和有效的辦法,就是加墊片。根據(jù)擠壓制品的形狀和金屬流動特點,通過不同形狀的墊片來調(diào)整金屬的流動速度;墊片的形狀各式各樣,不能一概而論,但其基本結(jié)構(gòu)應(yīng)能促使塑變的金屬向焊縫處流動,并能使金屬匯合處流速加快。

      2.4 表面氣泡、穿透性氣孔

      在擠壓銅合金桿時,如果桿料表面有油污、水分或其他贓物時,擠出的桿料表面會出現(xiàn)氣泡,嚴(yán)重者將會出現(xiàn)穿透性氣孔,其對成品性能影響較大;此外,擠壓輪或壓實輪上有水分或油污、冷卻水濺到桿料或擠壓輪上、上引連鑄桿料組織疏松和含氣都會導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。為杜絕這類現(xiàn)象的出現(xiàn),在桿料喂入前進行機械清洗不可缺少,同時,在擠壓過程中應(yīng)合理保持冷卻水流量及生產(chǎn)過程的控制,以及在上引連鑄過程中防止裂紋及鑄造疏松的形成??傊绊憯D壓銅桿質(zhì)量的因素很多,而且相互關(guān)聯(lián)。僅僅做好以上列舉的還遠遠不夠,要提高擠壓銅桿的質(zhì)量就必須嚴(yán)格把住每一道關(guān),嚴(yán)格按工藝要求精心操作,防患于未然。

      參考文獻

      [1]鐘毅,著.連續(xù)擠壓技術(shù)及其應(yīng)用.北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

      [2]魏軍偉,黃坤,高大偉,李永旺,李英輝,等.銅合金擠壓材常見缺陷分析與預(yù)防措施[J].有色金屬加工,2006,35(3):40-45.endprint

      【摘 要】 本文主要針對擠壓銅合金桿出現(xiàn)的滾桿、擠不滿、冷隔及表面氣泡和穿透性氣孔等常見缺陷進行了分析,并指出了相應(yīng)的防治措施。

      【關(guān)鍵詞】 連續(xù)擠壓 缺陷 分析 措施

      1 連續(xù)擠壓技術(shù)及其應(yīng)用

      擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產(chǎn)與零件生產(chǎn)、零件成型加工的主要生產(chǎn)方法之一,也是各種復(fù)合材料、粉末材料等先進材料制備與加工的重要方法。連續(xù)擠壓技術(shù)是擠壓成型技術(shù)的一項新的技術(shù),連續(xù)擠壓法是由英國原子能管理局斯普林菲爾德實驗室的格林在1971年提出的,稱之為CONFORM連續(xù)擠壓法,其原理圖如下圖1所示。其巧妙的利用坯料與擠壓輪溝槽及壓實輪之間的摩擦力作為驅(qū)動力實現(xiàn)連續(xù)擠壓,只要擠壓型腔的入口端能連續(xù)的喂入坯料,便可實現(xiàn)連續(xù)擠壓出無限長制品的目的。而且其生產(chǎn)工藝流程簡單,大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。工藝流程如圖2所示。隨著近幾年我國鐵路行業(yè)的高速發(fā)展,對接觸線和承力索的機械性能和電氣性能的要求也大大提高,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝已達不到其要求。為生產(chǎn)出性能更好,同時又為了達到新鐵標(biāo)的技術(shù)要求,擠壓成為關(guān)鍵和不可缺少的工序。本文重點研究在擠壓銅合金桿材時出現(xiàn)的各種缺陷及其解決措施。

      2 常見缺陷及解決措施

      2.1 滾桿

      滾桿是在擠壓桿材過程中比較常見的一種現(xiàn)象,這是由于摩擦力不夠或桿材溫度沒有達到指定的擠度溫度所造成的。當(dāng)輪槽與桿材的摩擦力不夠時,導(dǎo)致桿材的打滑,桿材不能連續(xù)的喂入,容易造成擠壓溫度不夠而是桿材不能連續(xù)的擠壓,導(dǎo)致桿材堆積在壓實輪和靴座的間隙處,使擠壓過程不能連續(xù)的進行。摩擦力不足主要是由桿材表面質(zhì)量,擠壓輪槽尺寸,壓實輪下壓距離及擠壓輪槽的掉底所產(chǎn)生。在確保擠壓輪槽,壓實輪的下壓距離及輪槽未掉底的情況下,桿材的表面質(zhì)量是重要因素。桿材表面氧化嚴(yán)重時,機械清刷不干凈容易導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。因此,在生產(chǎn)過程前應(yīng)確保桿材表面質(zhì)量,防止其氧化。擠壓溫度不夠是由于模腔的預(yù)熱溫度不夠或擠壓模腔中阻力環(huán)的尺寸不合格。因此,在擠壓前,模腔要嚴(yán)格按照工藝設(shè)定的墊片尺寸和預(yù)熱溫度進行加熱,使其確保達到指定的擠壓溫度而避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

      2.2 擠不滿

      擠不滿現(xiàn)象也是擠壓銅合金桿材時比較常見的現(xiàn)象之一,如下圖3所示。由圖可以看出,在擠壓模腔的擴展區(qū)出現(xiàn)擠不滿,導(dǎo)致成品表面有較嚴(yán)重的凹坑,這種現(xiàn)象對以后的冷軋和拉拔工序會產(chǎn)生較大影響,容易導(dǎo)致接觸線成品表面出現(xiàn)裂紋、毛刺及起皮現(xiàn)象,嚴(yán)重影響接觸線的性能。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是模腔的設(shè)計不合理,導(dǎo)致金屬流動性不好;因此,合理的確定擠壓模腔的尺寸(包括模腔進口尺寸和深度、擴展腔的進出口直徑和深度)尤為重要,這需要反復(fù)的試驗和改進來確定適合自身的擠壓參數(shù)。

      2.3 冷隔

      冷隔是在擠壓過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象,如圖4所示,斷口形狀為中間凸起,周圍呈層狀,這種工藝缺陷對接觸線的性能影響非常大,在冷軋拉拔過程中容易發(fā)生斷桿,如果未及時發(fā)現(xiàn)而應(yīng)用于鐵路接觸網(wǎng),將會造成潛在的危害。導(dǎo)致這種缺陷的主要原因是金屬流動不均勻;連續(xù)擠壓過程中初可采用常規(guī)擠壓的一些減少金屬流動不均勻的措施外,還有一些更為簡單、靈活和有效的辦法,就是加墊片。根據(jù)擠壓制品的形狀和金屬流動特點,通過不同形狀的墊片來調(diào)整金屬的流動速度;墊片的形狀各式各樣,不能一概而論,但其基本結(jié)構(gòu)應(yīng)能促使塑變的金屬向焊縫處流動,并能使金屬匯合處流速加快。

      2.4 表面氣泡、穿透性氣孔

      在擠壓銅合金桿時,如果桿料表面有油污、水分或其他贓物時,擠出的桿料表面會出現(xiàn)氣泡,嚴(yán)重者將會出現(xiàn)穿透性氣孔,其對成品性能影響較大;此外,擠壓輪或壓實輪上有水分或油污、冷卻水濺到桿料或擠壓輪上、上引連鑄桿料組織疏松和含氣都會導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。為杜絕這類現(xiàn)象的出現(xiàn),在桿料喂入前進行機械清洗不可缺少,同時,在擠壓過程中應(yīng)合理保持冷卻水流量及生產(chǎn)過程的控制,以及在上引連鑄過程中防止裂紋及鑄造疏松的形成??傊?,影響擠壓銅桿質(zhì)量的因素很多,而且相互關(guān)聯(lián)。僅僅做好以上列舉的還遠遠不夠,要提高擠壓銅桿的質(zhì)量就必須嚴(yán)格把住每一道關(guān),嚴(yán)格按工藝要求精心操作,防患于未然。

      參考文獻

      [1]鐘毅,著.連續(xù)擠壓技術(shù)及其應(yīng)用.北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

      [2]魏軍偉,黃坤,高大偉,李永旺,李英輝,等.銅合金擠壓材常見缺陷分析與預(yù)防措施[J].有色金屬加工,2006,35(3):40-45.endprint

      【摘 要】 本文主要針對擠壓銅合金桿出現(xiàn)的滾桿、擠不滿、冷隔及表面氣泡和穿透性氣孔等常見缺陷進行了分析,并指出了相應(yīng)的防治措施。

      【關(guān)鍵詞】 連續(xù)擠壓 缺陷 分析 措施

      1 連續(xù)擠壓技術(shù)及其應(yīng)用

      擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產(chǎn)與零件生產(chǎn)、零件成型加工的主要生產(chǎn)方法之一,也是各種復(fù)合材料、粉末材料等先進材料制備與加工的重要方法。連續(xù)擠壓技術(shù)是擠壓成型技術(shù)的一項新的技術(shù),連續(xù)擠壓法是由英國原子能管理局斯普林菲爾德實驗室的格林在1971年提出的,稱之為CONFORM連續(xù)擠壓法,其原理圖如下圖1所示。其巧妙的利用坯料與擠壓輪溝槽及壓實輪之間的摩擦力作為驅(qū)動力實現(xiàn)連續(xù)擠壓,只要擠壓型腔的入口端能連續(xù)的喂入坯料,便可實現(xiàn)連續(xù)擠壓出無限長制品的目的。而且其生產(chǎn)工藝流程簡單,大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。工藝流程如圖2所示。隨著近幾年我國鐵路行業(yè)的高速發(fā)展,對接觸線和承力索的機械性能和電氣性能的要求也大大提高,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝已達不到其要求。為生產(chǎn)出性能更好,同時又為了達到新鐵標(biāo)的技術(shù)要求,擠壓成為關(guān)鍵和不可缺少的工序。本文重點研究在擠壓銅合金桿材時出現(xiàn)的各種缺陷及其解決措施。

      2 常見缺陷及解決措施

      2.1 滾桿

      滾桿是在擠壓桿材過程中比較常見的一種現(xiàn)象,這是由于摩擦力不夠或桿材溫度沒有達到指定的擠度溫度所造成的。當(dāng)輪槽與桿材的摩擦力不夠時,導(dǎo)致桿材的打滑,桿材不能連續(xù)的喂入,容易造成擠壓溫度不夠而是桿材不能連續(xù)的擠壓,導(dǎo)致桿材堆積在壓實輪和靴座的間隙處,使擠壓過程不能連續(xù)的進行。摩擦力不足主要是由桿材表面質(zhì)量,擠壓輪槽尺寸,壓實輪下壓距離及擠壓輪槽的掉底所產(chǎn)生。在確保擠壓輪槽,壓實輪的下壓距離及輪槽未掉底的情況下,桿材的表面質(zhì)量是重要因素。桿材表面氧化嚴(yán)重時,機械清刷不干凈容易導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。因此,在生產(chǎn)過程前應(yīng)確保桿材表面質(zhì)量,防止其氧化。擠壓溫度不夠是由于模腔的預(yù)熱溫度不夠或擠壓模腔中阻力環(huán)的尺寸不合格。因此,在擠壓前,模腔要嚴(yán)格按照工藝設(shè)定的墊片尺寸和預(yù)熱溫度進行加熱,使其確保達到指定的擠壓溫度而避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

      2.2 擠不滿

      擠不滿現(xiàn)象也是擠壓銅合金桿材時比較常見的現(xiàn)象之一,如下圖3所示。由圖可以看出,在擠壓模腔的擴展區(qū)出現(xiàn)擠不滿,導(dǎo)致成品表面有較嚴(yán)重的凹坑,這種現(xiàn)象對以后的冷軋和拉拔工序會產(chǎn)生較大影響,容易導(dǎo)致接觸線成品表面出現(xiàn)裂紋、毛刺及起皮現(xiàn)象,嚴(yán)重影響接觸線的性能。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是模腔的設(shè)計不合理,導(dǎo)致金屬流動性不好;因此,合理的確定擠壓模腔的尺寸(包括模腔進口尺寸和深度、擴展腔的進出口直徑和深度)尤為重要,這需要反復(fù)的試驗和改進來確定適合自身的擠壓參數(shù)。

      2.3 冷隔

      冷隔是在擠壓過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象,如圖4所示,斷口形狀為中間凸起,周圍呈層狀,這種工藝缺陷對接觸線的性能影響非常大,在冷軋拉拔過程中容易發(fā)生斷桿,如果未及時發(fā)現(xiàn)而應(yīng)用于鐵路接觸網(wǎng),將會造成潛在的危害。導(dǎo)致這種缺陷的主要原因是金屬流動不均勻;連續(xù)擠壓過程中初可采用常規(guī)擠壓的一些減少金屬流動不均勻的措施外,還有一些更為簡單、靈活和有效的辦法,就是加墊片。根據(jù)擠壓制品的形狀和金屬流動特點,通過不同形狀的墊片來調(diào)整金屬的流動速度;墊片的形狀各式各樣,不能一概而論,但其基本結(jié)構(gòu)應(yīng)能促使塑變的金屬向焊縫處流動,并能使金屬匯合處流速加快。

      2.4 表面氣泡、穿透性氣孔

      在擠壓銅合金桿時,如果桿料表面有油污、水分或其他贓物時,擠出的桿料表面會出現(xiàn)氣泡,嚴(yán)重者將會出現(xiàn)穿透性氣孔,其對成品性能影響較大;此外,擠壓輪或壓實輪上有水分或油污、冷卻水濺到桿料或擠壓輪上、上引連鑄桿料組織疏松和含氣都會導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。為杜絕這類現(xiàn)象的出現(xiàn),在桿料喂入前進行機械清洗不可缺少,同時,在擠壓過程中應(yīng)合理保持冷卻水流量及生產(chǎn)過程的控制,以及在上引連鑄過程中防止裂紋及鑄造疏松的形成。總之,影響擠壓銅桿質(zhì)量的因素很多,而且相互關(guān)聯(lián)。僅僅做好以上列舉的還遠遠不夠,要提高擠壓銅桿的質(zhì)量就必須嚴(yán)格把住每一道關(guān),嚴(yán)格按工藝要求精心操作,防患于未然。

      參考文獻

      [1]鐘毅,著.連續(xù)擠壓技術(shù)及其應(yīng)用.北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

      [2]魏軍偉,黃坤,高大偉,李永旺,李英輝,等.銅合金擠壓材常見缺陷分析與預(yù)防措施[J].有色金屬加工,2006,35(3):40-45.endprint

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