连续挤压技术在铜加工中的应用

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摘要：连续挤压技术在铜加工中，是一种革命性的改进，能够给生产成本，生产工艺以及产品质量上带来改善，本文从原理，以及其所具有的优势入手，认真分析了特点，并介绍了连续挤压技术在铜加工中的铜扁线，铜包铝，铜排中的具体应用，对连续挤压技术的具体工艺和相对传统技术的优势进行了介绍。

关键词：连续挤压 铜加工 生产周期 质量控制

1.连续挤压技术原理

在有色金属的加工中，挤压是最主要的方法之一，而连续挤压则是挤压法的一次革命。连续挤压技术是由英国原子能管理局斯普林菲尔德研究所的D.Green提出，在有色金属塑性加工上，带来了极大便利。

连续挤压技术的原理是，利用糟轮的连续运动，来替代传统的挤压筒，从而实现挤压筒的无限工作长度，坯料由旋转挤压轮带动，在挤压腔中，由轮糟的摩擦力作用提供变形力，坯料的温度和所受压力值升高到阈值后，便会从模孔挤出，并且持续不间断进行下去。

相对于传统挤压法，连续挤压技术更加充分地利用了坯料和工具之间的摩擦力，利用轮糟的旋转实现了无限工作长度。因为不存在且持续工作，摩擦力能够产生高温（500摄氏度）和高压（1000MPa），减少了能耗。

2.连续挤压技术在应用中的优势

综合连续挤压技术的原理和生产实际，可以得出该技术的优势如下：

2.1.能耗优势

因为坯料和挤压腔之间的摩擦，且无需作用，摩擦力产生的温度和压力均得到充分的利用，相对于传统的挤压法，所需的变形能耗得到极大降低。同时连续挤压技术，无需进行传统热挤压技术中的坯料加热的程序，这一步的省略，进一步带来了能耗的降低和绿色环保。

2.2.生产优势

连续挤压技术的核心优势并不在于节省能耗，而是工作长度无限的糟轮，这样在生产加工中，产品的长度可以达到数千米甚至更长，无疑带来了很大的优势。首先生产时间得到极大的延长，生产间隙减少，劳动生产率得到提高。其次，连续挤压，切头尾，挤压压余等废料的产生也得到极大控制，节省了大量原材料。同时，具体加工中，小断面尺寸产品的工艺得到简化，时间缩短，而产品的整体的性能和组织的均匀性也得到极大提高。

2.3.造价优势

连续挤压技术的设备剥离了坯料加热等程序，设备紧凑，造价低廉，同时占地面积缩小，厂房建设费用降低。

3.连续挤压技术在铜加工中的应用

3.1.铜扁线

铜扁线是利用连续挤压技术应用最广的铜产品，铜扁线主要用在制作电机和变压器绕组等电器设备上，作为导电材料。因其使用场合，铜扁线的导电性能，拉伸能力，表面质量都能够直接影响变压器绕组的工作性能和质量，对工业和民用电力产生较大影响。

采用连续挤压技术的铜扁线工艺可用八个字表示“上引连铸――连续挤压”，一根铜杆坯料进入挤压轮轮槽时，在轮槽的摩擦力作用下被曳引到由挤压轮和模腔形成的挤压腔内，由于挡料块阻止了铜杆继续前进，产生摩擦，继而由摩擦产生的高压和高温，金属在此作用下通过模口挤出形成铜扁线型材。

挤压的坯料可选用上引法生产的无氧铜杆，首先进行清洁表面的工作，由坯料放线盘放出，经过矫直后直接送入连续挤压机。通过挤压机后挤压成铜扁线产品，但此时温度较高，所以在挤压机的产品出口处有防氧化装置和冷却系统。最后材料送达由计米、涂油和摆臂等装置由收排线机收卷成盘

传统工艺采用热加工，工序是轧制――拉拔――退火，为了达到材料要求，工艺往往复杂，周期长成本高，在使用连续挤压之后，采用上引铜杆作为坯料，只需连续挤压这一道工序即可生产出符合要求的铜扁线。而连续挤压工艺虽然简便，却能生产出具有较好细晶组织，晶粒分布均匀，性能指标符合要求的铜扁线；同时，退火这一工序的省略，也杜绝了因炉温不均匀带来的产品性能变化，同时节省电力，保证沿长度的产品性能是均匀的，且表面质量良好，从而各方面都带来了极大改善，成本和生产周期得到降低，产品质量更加可控。

3.2.铜包铝

铜包铝已经应用了连续挤压技术，开发铜包铝的目的是节省金属铜，并且综合利用铜和铝各自特性实现特殊性能的导线。铝的导电率是铜的百分之六十，比重为三分之一，故相同重量下铝线的导电性能高于铜，但是铝的焊接困难，压接可靠性低，故考虑包覆铜来生产质轻成形好的导线。利用连续挤压技术的持续能力，能够生产长度很长且工艺简单的铜包铝。通常情况下，复合材料挤压技术在连续挤压上往往是较软材料包覆较硬的芯材，而在挤压复合和包套挤压的分界处，则有一区间，可以用材料的硬包软挤压包覆，故铜包铝可由连续挤压技术来生产。

在具体的生产中，铜包铝不同于单纯的铜扁线，在工艺上有部分问题需注意。第一条在于，挤压轮转速；挤压轮转速代表着材料挤压的速度，决定了单位时间产量，而转速太高却会影响到铜铝材料，因为二者并非均匀，所以太快的转速会导致不均匀的形变，产生变形热量，降低模具寿命。第二条是模具强度；铜变形时温度较高，变形抗力很大，而持续进行的挤压会导致温度升高，但在工艺中，冷却模具较为困难，故模具耐高温维持强度的要求较高，模具能够生产合格产品且又耐温不被破坏是该方法的关键。

3.3.铜排

铜排是大电流导电器材，通常用在开关触头，配电设备，高低压电器上，在金属冶炼，电镀等用到超大电流冶炼与电解上有广泛作用。传统的铜排制造方法是轧制法和挤压法，工艺复杂耗时长，质量控制困难。在采用连续挤压技术后，工艺被改进为，首先上引铜杆，然后连续挤压产生初步的铜排，经过拉伸精整，定尺锯切，得到精确的铜排，该方法生产流程短，产品质量稳定，导电性能优越。在生产铜排中，模具设计是关键。

4.结论

因为能耗低工艺简单，产品能够在长度上不受限制，质量稳定，连续挤压技术在铜加工中得到广泛的应用，在诸如铜扁线，铜包铝，铜排等生产上，均有独特优势，可见连续挤压技术相对于传统挤压等加工技术的巨大优势，随着技术的进步，更多的铜加工领域将运用到连续挤压技术。

参考文献

[1] 宋宝韫，樊志新. 连续挤压技术在我国的发展及应用[C]. 2007年中国铜加工技术与应用论坛.北京：中国有色金属加工工业协会，2007：182～190

[2]张震宇，杨纯宜. 连续挤压技术在铜加工中的应用.《世界有色金属》2008.2

作者简介： 姓名：邴泽彤 学校：大连交通大学 生日：（1990-03-17）性别：男 民族：汉族 籍贯：吉林长春 学历：本科 研究方向：模具/金属材料/机械。