铜材连续挤压技术及装备.pdf

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1、中国铜铝加工装备研讨会文集铜材连续挤压技术及装备宋宝韫樊志新刘元文贾春博(大连铁道学院)1连续挤压的原理及其特点自1797年世界第一台铅挤压机问世以来，经过200多年的发展，挤压技术有了很大的进步。特别是上世纪七十年代初，英国sp6ngtields核能研究所的Green先生提出连续挤压成形方法以后，使得延续了一个多世纪的传统挤压法发生了突破性的变革。挤压生产由不连续变为连续，在节能降耗，简化生产工艺，提高产品质量和生产效率等方面又大大地向前迈进了一步。同时，由于新挤压方法的不断成熟与应用，也导致了新设备与新产品的不断涌现。连续挤压的工作原理如图1所示。圉1连续挤压

2、原理挤压轮在动力的驱动下沿图示的方向旋转，杆坯料(铜、铝及其合金)进入挤压轮轮槽时，在槽壁摩擦力的作用下被曳引到由挤压轮和模腔形成的挤压腔内，由于摩擦力产生的高压和高温的作用，金属产生热塑性变形，通过模具口挤出各种形状的产品。连续挤压技术的创新之处在于将传统挤压加工中做无用功的摩擦力转变为变形的驱动力和加热源，从而成为一种高效节能的加工新技术。与传统挤压相比，连续挤压具有如下特点：(1)由于挤压腔与坯料之间的摩擦得到有效的利用，挤压变形的能耗大大降低。中国铜铝加工装备研讨会文集一191一根据计算与统计，在其它条件基本相同的情况下，连续挤压比传统挤压的能量消耗可降低

3、30％以上【1】；(2)依靠本身的摩擦生热机理，取消了传统挤压过程中的加热工序，节省加热设备投资及电能费用，但仍然保留了热加工的各种优点；(3)实现了无间断的连续生产，可获得数千米乃至数万米的成卷制品。只要卷取设备允许，理论上可生产出无限长的产品；(4)由于连续生产，设备的自动化程度高，操作人员少，同时大幅度地减少了传统挤压中的挤压压余、切头尾等几何废料，材料利用率可高达97％以上；(5)设备紧凑，占地面积小，设备及厂房建设的总投资低。2铜材连续挤压技术的应用2．1铜扁线铜扁线是变压器和大中型电机绕组广泛采用的一种导体。传统生产方法是用上引铸杆为坯料，经过多道冷轧

4、和拉拔成型后再进行退火，达到软态要求后交付使用。采用连续挤压方法生产铜扁线，是对传统生产工艺的一次变革。它也用上引铸杆为坯料，但只经过连续挤压一道工序即可生产各种断面的毛坯，而且达到产品尺寸和性能的最终要求。其主要优越性表现在如下几个方面：●简化了生产工序，一次塑性加工成形，生产成本低；●由于是热加工，可取消退火工序，节省电能；●原材料为统一规格的铜杆，备料方便；●变换产品仅需更换一只模具，快捷方便，便于组织小批量、多品种生产；●可大长度、连续生产，生产效率高。所生产的产品质量具有如下优点：●变形过程为连续热挤压塑性成型，可消除原材料表面的缺陷及机械损伤对产品表面

5、质量的影响，产品表面不会产生传统工艺极易出现的翘皮、毛刺等现象；●产品状态为热挤压态，可获得优良的机械性能与微观组织结构，产品的导电性也得以提高；●省去了退火工序，避免了退火过程中温度的不均匀性，保证产品的性能沿整个长度均匀一致；●经优化的模具材料和结构可保证产品具有较高的尺寸精度、光洁度和较长的使用寿命。由于该技术所具有的显著优点，发达国家一直在潜心研究，并积极开拓市场。中国铜铝加工装备研讨会文集据报道，世界著名的ABB电器公司就拥有14条连续挤压生产线制造铜扁线产品，以确保其电器产品的质量。由于国外设备价格昂贵，目前我国仅有上海一家公司引进了国外的技术和3条生

6、产线。大连铁道学院从事连续挤压和包覆技术的研究开发已有20年的历史。经过多年的努力，针对铜材变形温度和变形抗力很高的特点，先后在工具、设备和工艺的研究上取得了一系列突破。在1999年研制出了可直接应用于工业生产的铜扁线连续挤压技术及成套设备，受到电磁线和变压器企业的热烈欢迎。由于正值我国农村电网和城市电网的改造，急需大量、优质的输变电设施，因此至今已有加余条生产线投人生产，很好地满足了优质铜扁线的市场需求。经过我们近年的开发，国产的连挤设备已能满足宽度最大达40mm、厚度最小达Imm的各种铜扁线的生产要求。22铜合金接触线杆坯电气化铁路接触导线(简称接触线，断面形

7、状见图2所示)除要求有良好的导电率外，还要求有足够的抗拉强度和抗软化性能。我国随着铁路运行速度的提高，要求电车线的架圄2铜接触导线线张力有所增加，接触线的抗拉强度就必须大幅度提高。因此电车线的成份已由纯铜发展为银铜合会和锡铜合金一电车线的传统制造工艺为：上引无氧铜杆一冷轧一冷拔。现在采用的新工艺(已申请专刹)为：上引无氧铜杆一连续挤压一冷拔。我们使用$16mm的无氧铜杆，采用了扩张模挤压技术加工成'}

8、22mm或4'24mm的杆坯，再经过冷拔成形，制成了截面积120n蛐2或150mm2的接触线，其性能全部优于使用要求(见表1)。尤其值得指出的是，由于连续挤压过程中

9、产生的高温