銅合金連續(xù)擠壓工藝及模具設計要點分析

李康

摘 要：在當前科學技術不斷發(fā)展下，連貫型擠壓工藝為當前應用的主要工件加工技術，將其應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的選擇和分析，研究了模具工件的整體架構、對模具結構、主要原材料等進行選擇，促使其相關內容的合理性。在對連貫型進行操作實驗工作中，具體的操作過程進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、擠壓技術指標以及模具工件結構的合理設計，從而對這些內容都展開了研究，并獲得有效參考。

關鍵詞：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，實際的生產效率比較低。由于摩擦性的引起，產品的組織性能不均，具備的能耗也較大，同時，傳統(tǒng)擠壓設備的造價也更高，所以，為了對其產生的問題進行解決，需要實現(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，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)旋轉的擠壓輪。基于輪槽和坯料之間的，摩擦力，會直接導入坯料，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，因此會在擠壓?？走B續(xù)擠壓，使之產生產品。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，對產品進行生產。當實現(xiàn)連續(xù)擠壓生產工作中，當使用的坯料為盤桿，要在期間對坯料實現(xiàn)預處理工作，保證能將表面的坯料油污、氧化皮等進行清理，從而維護產品的整體質量。當產品從模腔內擠出、其溫度不斷升高的時候，實現(xiàn)連續(xù)擠壓后，需要利用水箱將其冷卻，以免氧化。為了提高產品的質量，還可以使用超聲波探傷裝置，維護產品的整體質量，也要針對其不合格產品，對工藝進行調整。連續(xù)性擠壓與傳統(tǒng)擠壓存在較大不同，如：連續(xù)擠壓的生產線更為靈活，使用的設備占地面積小，需要的投資成本也少。同時，不需要對坯料進行加熱，需要基于摩擦和變形發(fā)熱，達到合理溫度。也能對超長制品進行生產，具備良好的光潔度。坯料也更為多樣，可以應用在線坯和顆粒狀原料。對于同一個直徑的桿坯，不僅能為其生產出最小截面的產品，也能滿足不同的線徑產品。

在1971年提出連讀擠壓后，通過對其研究，在1975年實現(xiàn)了第一臺連續(xù)擠壓設備設備。隨后，又逐漸產生單輪單槽、單輪雙槽等不同結構形式的工業(yè)擠壓設備。其具備的驅動功率也逐漸增大。該技術的應用，在各個復合材料方面都得以普遍應用，其具備的獨特性也更為明顯。特別是高精度的異型材料擠壓工作中，不僅是現(xiàn)代科學技術進步的主要方向，也能在當前的多樣化工業(yè)發(fā)展下滿足要求。所以說，連續(xù)擠壓是技術性發(fā)展和延伸的重點，當前已經引起社會和外界的重視與研究。如：上海交通大學已經開發(fā)了銅連續(xù)擠壓機，并將其應用到工廠和企業(yè)中，獲得較大成就，也為現(xiàn)代社會的積極發(fā)展做出更大貢獻，是工業(yè)生產效率提升的主要設備，所以，要對其進一步研究。

二、連貫型擠壓操作工藝

連貫型擠壓操作工藝，在操作過程中能實現(xiàn)較高效率，促進加工質量的提升，在整個過程中產生的消耗也比較低。連貫型擠壓操作工藝可以應用到稀土金屬工件加工工作中，實現(xiàn)大面積的應用范圍。也可以將該工藝應用到銅金屬、銅質合金材料加工工作中。基于對紫銅金屬、銅銀型合金材料的應用，可以制作為銅材扁平線、實心銅質材料。當在輪槽結構中，處于擠壓扁輪并維持旋轉狀態(tài)，同時受壓緊輪一定壓力程度的影響，會在輪槽和坯料之間產生一定摩擦現(xiàn)象，在該現(xiàn)象中，需要在擠壓輪結構中，連續(xù)拉入金屬坯料，使之運輸?shù)綔喜壑?，并將其導向模腔和平板以及擠壓型腔體內部，促使其產生塑性變形，保證模具在通孔內擠壓，產生工業(yè)制品。在實際操作過程中，在銅質合金材料連貫型擠壓工作中，實際的變形情況、溫度因素、應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，需要根據對相關數(shù)值的模擬對其控制，這樣實施的參數(shù)仿真效果與實際數(shù)據不僅相符，也能在較大程度上滿足實際發(fā)展需求。

在連貫型擠壓定形工藝中，還需要對其中的各項指標進行控制。因為擠壓工作在加工生產期間，是對銅排工件的尺寸進行研究，并具體研究定形程序和模具結構的編制過程。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。為了對毛坯材料進行處理，可以利用預熱操作方式，將其溫度控制在405℃，結構體的直徑為17毫米。同時，進行連貫性的擠壓作業(yè)中，其具備的壓進尺度為5毫米，模具本體的初始溫度也要控制在425攝氏度。對于其中的擠壓轉輪，也要對其旋轉直徑進行控制，最為合適的可以選擇355毫米，擠壓的轉動旋轉速度為每分鐘9轉。所以說，實現(xiàn)連貫擠壓操作工作，是利用擠壓圓輪、毛坯材料之間產生的摩擦力，在模腔內引入坯料，以保證能完成定形過程。在這種生產方式下，就要促進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，以實現(xiàn)較強的摩擦作用，這樣在整體上才能實現(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、銅帶等實現(xiàn)銅合金的板帶生產工藝，其加工方案為：銅桿---固溶---預熱工作。隨后，對其進行連續(xù)擠壓，當冷卻后綁扎成型，以促使其實現(xiàn)。在市場上，當前購買的銅桿具備的加工硬化程度高，所以，為了對其加工，需要實現(xiàn)固溶處理，以達到軟化的作用。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)擠壓工藝進行研究過程中，還需要重點分析銅排、引線框架的成型壓力、擠壓速度以及擠壓比之間的關系。

2.具體的工藝參數(shù)

在文章中，將擠壓銅排的截面設為長度30毫米、高度為4毫米，圓角半徑為1毫米。經過對成形工藝、模具的設計和分析，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，要實現(xiàn)該效果，可以在擠壓輪上鍍黃銅。endprint

四、實現(xiàn)模具設計工作

1.分析模具的總體結構

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、加強圈、墊塊、蓋子等。因為在擠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構，促進其硬度足夠，維護強度和韌性。對于擠壓模具裝配和模具的裝配關系，要在模腔內放置模具墊塊，需要按照一定順序，基于模腔蓋子的小端，并加以配合進行再次旋轉，然后利用螺釘將其連接。

2.對成型零件進行設計和選擇

在我國當前的熱作模具鋼應用中，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用。在使用過程中，需要對其進行熱處理工作。因為H13鋼具備較強硬度和高溫度，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，能實現(xiàn)更為良好的綜合力學性能，將其應用到連續(xù)擠壓模具材料中，更為合適。如：導板、擠壓輪、壓實輪、模腔等，都可以使用H13鋼。當擠壓輪和壓實輪使用H13鋼的時候，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。

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

3.相關的試驗研究

在該次試驗工作中，主要的試驗材料為CuMg0.3合金，其坯料直徑為16毫米，擠壓產品的銅排截面長度為30毫米，高度為4毫米，擠壓設備主要使用連續(xù)擠壓機。在實驗過程中，首先，啟動機器3分鐘，并對即將700℃預熱的美銅合金上引桿短料，實現(xiàn)擠壓輪和模具的預熱工作。還要將美銅短料連續(xù)輸送，逐漸增加其轉速。期間，要將擠出的產品經過循環(huán)冷卻，同時利用收線盤收卷保存。

經過試驗中的分析和研究發(fā)現(xiàn)，擠壓出銅排。在擠壓后，會將其切割出一段。同時，銅排產品的表面是淺黑色的，受高溫氧化的影響，不會制約后期的加工要求。當截面形狀、截面尺寸達到一定要求的時候，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生失效現(xiàn)象。

五、結語

根據以上對合金材料的試驗分析，詳細研究擠壓出銅排，并促進連續(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模具總體結構、設計以及材料的有效應用?；?00℃的預熱引桿短料，對擠壓輪、模具進行預熱，能根據一定要求使其符合初始溫度。所以說，連續(xù)擠壓技術的使用具備較大優(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、模具以及模具設計的分析，能根據相關條件為銅鐵合金、銅銀合金以及其他材料等提供有效依據，為各個類型的連續(xù)擠壓成形工藝參數(shù)、模具的設計工作提供有效參考。

參考文獻：

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