連續(xù)擠壓工藝與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)換向器銅排的對比分析

張詠生

(湖北 武漢 430011)

小型換向器即整流子主要用在電動工具、吸塵器、洗衣機(jī)、汽車啟動電機(jī)等小型電機(jī)上。生產(chǎn)換向器的主要原材料為工字型銅排和電木粉，而銅排的生產(chǎn)是整個換向器生產(chǎn)中最主要的工序。

銅排質(zhì)量的好壞和生產(chǎn)成本的高低對換向器生產(chǎn)廠家有著至關(guān)重要的影響。所以生產(chǎn)高質(zhì)量的換向器銅排和降低生產(chǎn)成本是所有換向器生產(chǎn)廠家孜孜以求的目標(biāo)。下面就傳統(tǒng)工藝和采用連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn)換向器銅排進(jìn)行分析、對比，供同行參考。

1 連續(xù)擠壓技術(shù)原理及技術(shù)參數(shù)

1.1 連續(xù)擠壓工藝原理

連續(xù)擠壓塑性加工是20世紀(jì)70年代初由英國D·格林發(fā)明的。金屬在塑性變形借助金屬與工具接觸表面的摩擦力來實現(xiàn)。這種方法克服了通常擠壓法過程中的不連續(xù)性和變形金屬在與工具接觸摩擦所帶來的許多不足。它的工作原理是在旋轉(zhuǎn)擠壓輪的表面上加工一個U型槽，其中1/4左右的周長與擠壓靴座及腔體相配合，擠壓模固定在腔體內(nèi)，金屬材料依靠擠壓輪U型槽與桿料間的摩擦力，將桿料拽入腔體中。金屬桿料逐漸產(chǎn)生塑性變形，進(jìn)入擠壓區(qū)后，在與擠壓輪U型槽配合的腔體鼻子阻擋下充滿腔體中模具的橫斷面。金屬在擠壓輪摩擦力的連續(xù)作用下不斷地從?？字斜粩D出，見圖1。

圖1 連續(xù)擠壓工藝原理示意圖

1.2 300連續(xù)擠壓機(jī)技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)線主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)見表1。

表1 300連續(xù)擠壓生產(chǎn)線主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

生產(chǎn)線的產(chǎn)量隨產(chǎn)品斷面積不同而異，一般情況下產(chǎn)品的小時產(chǎn)量見表2。

表2 產(chǎn)品小時產(chǎn)量

2 傳統(tǒng)工藝和連續(xù)擠壓工藝對比

2.1 工藝流程

① 傳統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2傳統(tǒng)工藝流程

傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)換向器銅排圖例見圖3。

圖3 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)換向器銅排示意圖

② 連續(xù)擠壓技術(shù)的生產(chǎn)工藝流程見圖4。

圖4 連續(xù)擠壓工藝流程

連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)換向器銅排圖例見圖5。

2.2 傳統(tǒng)工藝與連續(xù)擠壓工藝對比說明

從上面的傳統(tǒng)工藝與連續(xù)擠壓工藝的對比，可以看出傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)與連續(xù)擠壓工藝的優(yōu)點(diǎn)。

2.2.1 傳統(tǒng)老工藝的缺點(diǎn)

① 產(chǎn)品表面易產(chǎn)生毛刺、麻坑；

② 采用井式電爐退火，同一爐坯料的上、中、下，同一扎坯料的內(nèi)、外圈軟硬度不一致，使產(chǎn)品的機(jī)械物理性能不均勻，主要表現(xiàn)在精拉后的銅排硬度不均勻，銅排和碳刷接觸后磨損不一致，燥音也大；

③ 必須有退火工序，耗電量大；

④ 生產(chǎn)工序多、周期長、員工勞動強(qiáng)度大；

⑤ 生產(chǎn)工序長、多，員工人數(shù)多，生產(chǎn)成本高；

⑥ 根據(jù)不同的產(chǎn)品需配備不同規(guī)格直徑的銅桿坯，原材料庫存大，占用資金多。

2.2.2 連續(xù)擠壓工藝的優(yōu)點(diǎn)

①連續(xù)擠壓工藝的成型過程為熱擠壓型塑性成型，可以消除原材料部分表面缺陷及機(jī)械損傷對產(chǎn)品質(zhì)量的影響；

②連續(xù)擠壓時，銅桿坯料在擠壓?？谇暗臏囟瓤蛇_(dá)600℃以上，壓力高達(dá)1000MPa以上，且為三向壓應(yīng)力，在這種高溫、高壓條件下，銅桿內(nèi)部的缺陷如組織縮松可以在連續(xù)擠壓過程中被緩解或消除，而不會像拉拔工序那樣，由于軸向拉應(yīng)力的作用，使橫向缺陷發(fā)生擴(kuò)展，所以連續(xù)擠壓生產(chǎn)換向器銅排可獲得優(yōu)良的產(chǎn)品性能；

③由于連續(xù)擠壓特殊的變形過程，使所生產(chǎn)的銅排具有細(xì)而均勻的晶粒，一般銅排晶粒尺寸可達(dá)到25μm左右；

④由于擠壓銅排的內(nèi)部組織致密，連續(xù)擠壓銅排的導(dǎo)電率有所提高；

⑤省去的兩道退火工序，不僅可以節(jié)電，而且徹底避免了傳統(tǒng)工藝退火中因爐溫不均勻?qū)е碌你~排性能不一致，保證了產(chǎn)品性能沿整個長度均勻一致；

⑥取消了退火和粗拉工序，極大地縮短了生產(chǎn)周期；

圖5 連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)換向器銅排示意圖

⑦換向器用銅排截面形狀多種多樣，斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有些斷面形狀復(fù)雜的銅排用傳統(tǒng)工藝無法生產(chǎn)；而采用連續(xù)擠壓工藝，只需對擠壓模具線切割加工成所需要的斷面形狀，即可生產(chǎn)所需的銅排，連續(xù)擠壓工藝對生產(chǎn)異型銅排有獨(dú)特的優(yōu)勢；

⑧全部采用統(tǒng)一規(guī)格(φ12.5 mm )的上引銅桿作為坯料，不需要根據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格來準(zhǔn)備不同直徑的銅桿坯，減少銅桿庫存，節(jié)儉資金占用；

⑨整個生產(chǎn)過程不會產(chǎn)生任何環(huán)境污染；

⑩整條生產(chǎn)線采用了先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)過程自動化程度高，提高了生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，極大降低了操作員工的勞動強(qiáng)度；

3 結(jié)論

① 采用連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)換向器銅排，銅材的成材率和產(chǎn)品質(zhì)量大大提高；

② 采用連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)換向器銅排，生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)成本降低，占用流動資金減少；

③ 連續(xù)擠壓工藝尤其適于生產(chǎn)小型異型材；

④ 連續(xù)擠壓工藝值得大力推廣，不僅在小型異型材生產(chǎn)方面有獨(dú)到優(yōu)勢，而且對銅扁線生產(chǎn)也值得大力推廣。