1070鋁合金母線型材生產(chǎn)工藝研究

曹善鵬，王 儒，陳立超，唐鴻洋，李柏林

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，電氣設(shè)備數(shù)量急速增加，作為關(guān)鍵導(dǎo)電設(shè)備的母線槽需求量也隨之大增。銅作為一種導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬材料，在我國被大量應(yīng)用與母線槽制造，但是在歐美國家超過50%的母線采用純鋁或鋁合金材料，鋁母線在工廠、商場、機場的場所大量應(yīng)用[1]。我國銅礦儲量約為3000萬噸，鋁土礦儲量約為8.3億噸，開發(fā)鋁代銅技術(shù)可有效緩解我國銅礦資源的匱乏。

為了提高其電導(dǎo)率通常需要對鋁型材進行鍍錫、鍍銅處理，這就要求型材表面平整、潔凈、無劃痕、毛刺、拉毛，控制機械紋等要求。本文通過對1070鋁合金鋁母線的擠壓工藝技術(shù)進行研究，進一步掌握了生產(chǎn)該合金鋁母線擠壓技術(shù)，為今后批量生產(chǎn)此類產(chǎn)品積累了經(jīng)驗。

1 技術(shù)要求及試驗內(nèi)容

1.1 技術(shù)要求

各項指標(biāo)符合GB/T5585.2標(biāo)準(zhǔn)。

（1）合金成分。鑄錠的化學(xué)成分見表1。

（2）力學(xué)性能及電學(xué)性能要求。1070-H112鋁合金鋁母線板材力學(xué)性能及電學(xué)性能要求為抗拉強度55MPa，屈服強度為15MPa，電導(dǎo)率為61%IACS。

（3）表面狀態(tài)。由于擠壓完成后的板材需要做鍍鉻處理，因此對板材表面要求高。保證表面平整、潔凈、無劃痕、無油污、控制機械紋；切割面保證光滑，無毛刺、毛邊。防止拉毛，夾渣。

1.2 試驗內(nèi)容

（1）工藝流程。1070-H112鋁母線要求在保持一定強度的前提下具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，工藝研究的目的就是為了同時滿足力學(xué)性能和電學(xué)性能兩個互相制約的物理量，也同樣需要滿足后期鍍鉻處理時的表面要求。1070-H112鋁母線板材的生產(chǎn)工藝流程為：配料→熔煉鑄造→均勻化退火→鋸切鑄錠→車皮鑄錠→鑄錠加熱→熱擠壓→在線穿水淬火→拉伸矯直→鋸切取樣→性能檢測（化學(xué)成分、力學(xué)性能、電導(dǎo)率）→切成品→成品檢查→包裝、入庫[2]。

（2）擠壓工藝。板材擠壓生產(chǎn)設(shè)備為880T油壓機，采用正向熱擠壓方式，配置擠壓筒為Φ125mm，鑄錠規(guī)格：Φ125mm×480mm，壓余為30mm，單孔模具，擠壓系數(shù)為38.4。擠壓工藝為：鑄錠加熱溫度：450℃~470℃；擠壓速度：7m/min~11m/min；模具溫度：440℃~500℃；擠壓筒溫度：420℃~440℃；在線淬火方式：穿水；切頭、尾量：頭1m，尾3m[3]。

（3）檢驗方法?；瘜W(xué)成分使用直讀光譜儀XRF-1800；力學(xué)性能使用電子控制液壓驅(qū)動伺服式萬能試驗機AGS-X；電導(dǎo)率檢測使用數(shù)字便攜式渦流導(dǎo)電儀FD102。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)成分調(diào)整對板材電學(xué)性能的影響

在擠壓生產(chǎn)過程中對板材取樣，對其進行電導(dǎo)率檢測及力學(xué)性能檢測，抽取三組具有代表性試樣檢測結(jié)果如表2所示。

從表2的檢測結(jié)果可以看出，采用上述擠壓制度試樣的力學(xué)性能滿足客戶檢測標(biāo)準(zhǔn)，但是電導(dǎo)率指標(biāo)不穩(wěn)定，有部分試樣的電導(dǎo)率性能不能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)。對此情況進行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果如表3所示。

從表3檢測結(jié)果可以看出，五種試樣電導(dǎo)率的變化情況與其化學(xué)成分有關(guān)，鋁元素含量越高，電導(dǎo)率也就越高。這是由于純鋁具有較高的導(dǎo)電性，其他元素對合金的電導(dǎo)率有一定影響。因此需要控制其他合金元素含量，在生產(chǎn)中需要對鑄錠的鋁元素含量提到上限。

2.2 擠壓工藝對板材表面質(zhì)量的影響

由于鋁母線板材需要后期鍍鉻處理，因此對板材的表面質(zhì)量要求較高，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)：擠壓速度速度較低或者鑄錠加熱溫度較低時板材表面就會出現(xiàn)較重的振紋或道子，對此問題我公司進行工藝改進，將鑄錠溫度控制在460℃左右，擠壓速度提高到9m/min以上，工藝改進后發(fā)現(xiàn)板材表面質(zhì)量有所提高，工藝改進前后表面情況如圖1、2所示。

圖1 工藝改進前板材表面情況

圖2 工藝改進后板材表面情況

從圖1、2可以看出工藝改進后的板材表面質(zhì)量有所提高，究其原因，主要是因為提高鑄錠加熱溫度使其與模具工作溫度更好的結(jié)合，配合模具提高表面質(zhì)量。

提高擠壓速度是盡量避免擠壓機在擠壓時發(fā)生震動對純鋁板材表面質(zhì)量的影響，由于純鋁本身硬度較低，所以更容易受到外界環(huán)境影響從而造成表面質(zhì)量下降。因此后續(xù)生產(chǎn)時對鑄錠加熱溫度和擠壓速度方面進行控制。

3 結(jié)語

通過對1070鋁合金鋁母線板材的試驗生產(chǎn)，進一步了解了生產(chǎn)這種產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)。在實際生產(chǎn)中為滿足客戶要求，改進了擠壓生產(chǎn)工藝，避免出現(xiàn)表面質(zhì)量不好，電導(dǎo)率不夠的情況。

[1]徐芬,羅順.鋁合金母線排表面缺陷分析[J].材料研究與應(yīng)用,2012,6(02):146-149.

[2]李濤,李丹丹,賈林.6063鋁合金管母線生產(chǎn)工藝及其性能[J].輕合金加工技術(shù),2015,43(09):46-48.

[3]鋁及鋁合金材料手冊[M].科學(xué)出版社,武恭等編,1994.