銅鋁復(fù)合過渡接線端子的模具設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝研究

嚴(yán) 操，廉洋子，李海紅，姜 潔，蘭占軍，董曉文，王連忠

（1.煙臺(tái)孚信達(dá)雙金屬股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264100；2.煙臺(tái)大學(xué)核裝備與核工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005）

銅和鋁都是良好的導(dǎo)體材料，在電力、電子、電器等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。地殼中銅含量占0.01%[1]，隨著銅資源不斷短缺，上世紀(jì)六七十年代就提倡“以鋁節(jié)銅”的方針[2]。銅鋁雙金屬復(fù)合材料不僅具有銅材的導(dǎo)電導(dǎo)熱性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有鋁材質(zhì)量輕、耐腐蝕、美觀和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)[3]。銅鋁復(fù)合材料加工方法很多，作為電力系統(tǒng)過渡連接金具，DL/T346標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，銅和鋁的連接可以采用摩擦焊[4，5]、閃光焊、釬焊、爆炸焊等焊接方式或銅鋁過渡復(fù)合片。

1 銅鋁過渡接線端子形狀

基于上述國標(biāo)中針對純銅或純鋁產(chǎn)品，結(jié)合我司生產(chǎn)的銅鋁復(fù)合雙金屬材料的特殊性能，在拍扁厚度要求上，適當(dāng)按照1S～1.5S（S代表拍扁厚度）生產(chǎn)，這樣不僅能提高產(chǎn)品成材率，對設(shè)備噸位要求也有所降低，極大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品利潤率。銅鋁過渡接線端子二維圖形如圖1所示，實(shí)物產(chǎn)品如圖2所示。

2 銅鋁過渡接線端子模具設(shè)計(jì)

由于純銅在室溫下塑性變形性能優(yōu)于純鋁材料，而通過水平連鑄成銅鋁復(fù)合雙金屬材料經(jīng)后續(xù)軋制、拉拔、熱處理后，在相同熱處理溫度條件下，鋁的塑性變形性能要優(yōu)于銅?；阢~鋁復(fù)合雙金屬材料在熱處理前后塑性變形性能的差異，設(shè)計(jì)一套簡易的限位約束模具，在拍扁過程中限制材料的橫向流動(dòng)而主要沿縱向延展。

圖1 銅鋁過渡接線端子二維圖

圖2 產(chǎn)品實(shí)物圖

3 銅鋁過渡接線端子生產(chǎn)工藝探討

3.1 軋制孔型設(shè)計(jì)

按照有色金屬塑性加工學(xué)中常用孔型設(shè)計(jì)要求，結(jié)合銅鋁復(fù)合材料的基本屬性，箱型孔型的構(gòu)成如圖3所示。

圖3 箱型孔型

3.2 拉拔工藝道次設(shè)計(jì)

根據(jù)3.2節(jié)中箱型孔型的設(shè)計(jì)，客戶對產(chǎn)品規(guī)格的要求，分別選取60mm×60mm、75mm×75mm、110mm×110mm的復(fù)合鑄坯，按照實(shí)際生產(chǎn)要求，對軋制工藝優(yōu)化，在進(jìn)入拉拔工藝之前軋制成矩形半成品料，按照厚度分別為10mm、8mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm的道次加工率拉拔加工。

3.3 在線旋轉(zhuǎn)感應(yīng)退火工藝設(shè)計(jì)及組織分析

基于上述情況，本司根據(jù)市場實(shí)際需求及生產(chǎn)工藝方法，聯(lián)合十堰高周波科工貿(mào)有限公司開發(fā)出一種在線旋轉(zhuǎn)的銅鋁復(fù)合圓棒退火裝置，并根據(jù)本裝置特征設(shè)計(jì)出一套專門用于銅鋁復(fù)合圓棒退火的生產(chǎn)工藝。

相對傳統(tǒng)罐式熱處理升溫～保溫～冷卻的工藝方法，在線旋轉(zhuǎn)感應(yīng)退火可通過瞬時(shí)快速升溫并快速噴水冷卻，使銅鋁復(fù)合圓棒銅層晶粒組織更加細(xì)化，提高產(chǎn)品成型性能，降低了產(chǎn)品廢品率。

3.4 銅鋁過渡接線端子沖壓成型工藝分析

經(jīng)過上述4個(gè)階段前期工藝準(zhǔn)備之后，銅鋁過渡接線端子主要按照如下沖壓成型工藝完成成品制作。