材料加工新技术与新工艺6连续挤压与连续铸挤

材料加工新技术与新工艺6连续挤压与连续铸挤内容摘要：

响。 只要严格挤压工艺 (尤其是坯料的预处理 )及其管理，合理设计工模具，采用 conform 连续挤压法可以获得令人满意的焊合质量。 如表 61 所示，采用 conform 连续挤压法可以直接生产5mm 的精细管材，也从一个侧面说明该法生产的制品具有稳定可靠的质量。 如前所述，由于 conform 连续挤压具有能耗小、成材率高 (可达 95％～ ％ )、设备结构紧凑、投资规模小、可以获得长尺寸连续产品等一系列优点，因而采用该法生产线材、棒材、管材和各种型材具有很好的经济效益．特别是对于采用常规的挤压法不能直接成形的线材、小断面尺寸的管材与型材，经济效果尤为显著。 conform 连续挤压工艺 铝及铝合金的连续挤压 挤压铝及软铝合金制品时，凹槽、轮缘和槽封块表面容 易黏结金属，依靠摩擦发热及变形热，可使变形金属的温度由室温状态很快上升至 250～ 450℃ ，挤压模进料孔附近甚至可达500℃以上，达到热挤压状态，获得软态制品。 conform 连续挤压时，坯料在挤压型腔内受到剧烈的剪切作用，金属流动较紊乱，且挤压模进料孔前的死区很小，很难获得常规正挤压死区阻碍坯料表皮流 入 制品之中的效果。 因此，采用连续杆状坯料 (盘杆 )挤压时，为了防止坯料表面的油污、氧化皮流 入 制品之中，一般需要对坯料进行预处理。 预处理的方法分为脱线处理和在线处理，在线处理又分为机械预处理法和超声波清冼法。 杆坯的脱线处理方法一般是将成卷杆坯浸泡在清洗液中，通过清洗液与表面的化学作用除去油污与氧化皮膜。 例如，对于铝及铝合金杆坯，通常采用 4％～ 6％ NaOH 溶液作清洗液。 这种方法具有清洗效果好、生产安排灵活 (预处理与生产线分离 )等优点，但存在金属损耗大 (最大可达 1％ )、漂洗困难、预处理后的管理要求严 (防止再污染、再氧化 )等缺点。 采用在线清洗法进行预处理时， Conform 连续挤压工艺流程如图 62 所示。 常用在线预 5 处理方法有两种：机械清刷法与超声波清洗法。 机械清刷法采用钢丝刷或高强树脂质毛刷对杆坯表面进行 清理，如霍尔顿 (HOLTON)机械设备公司采用在主机前布置 4 对互成 90176。 的钢刷对杆坯表面进行清理的方式。 该方式具有耐用、除污效果较好等优点，但也存在清洗效果稳定性欠理想 (主要取决于杆坯的清洁状态 )，脱落、折断的钢丝有可能被带入挤压型腔，影响挤压制品质量等缺点。 超声波清洗法是在盘杆开卷、矫直后通过清洗液，附加超声波振动以除去表面油污、尘垢。 巴布科克 (BABCOCK)线材设备公司制造的连续挤压设备即采用超声波预处理方式。 常用超声渡清洗剂分为以碱性物质为主要成分的碱性液和以表面活性剂为主要成分的水基 液两类。 超声波清洗具有除污效果好、金属损耗小等优点，其最大的缺点是清洗能力难以满足高速连续挤压的要求。 增加清洗槽的长度是提高清洗能力的有效措施，但这会增加超声设备的复杂程度、设备的占地和投资。 无论是采用机械清刷法还是超声波清洗法，对于油污严重的盘杆坯料，为了确保预处理效果，应在挤压前对其进行浸泡清洗。 铜及铜合金的连续挤压 总体而言，铜及铜合金的连续挤压工艺流程与铝及铝合金的相同，主要包括杆坯矫直、清洗、挤压成形、冷却、卷取等。 但由于铜 及铜合金性能本身的特点，在以下几个方面，需要采取特别的措施： (1) 挤压铜及铜合金制品时，由于铜的摩擦系数较低，不容易粘结在工具表面，铜的氧化皮甚至还起到润滑作用。 坯料与凹槽侧壁之间不易形成粘着摩擦。 因此，一般而言，所需填充段与挤压段的长度比挤压铝及铝合金时的长。 为了提高坯料与凹槽侧壁之间的摩擦力，也可在坯料进入型腔之前对坯料施加压下力(即在型腔 入 口处前面设置压实轮 )，使坯料与凹槽的三个侧面之间能够紧密接触，确保在填充段可以实现连续、稳定的填充变形。 (2) 模具的强度与寿命。 纯 铜的热变形温度高达 750～ 900℃，变形抗力较大，对模具的高温强度提出了很高的要求。 就目前的情况而言，尚无一种热模具钢可以在如此高的温度下长时间连续工作。 解决这一问题的可能途径包括以下两个方面。 一是以牺牲模具的使用寿命为代价，降低挤压温度。 例如，对于简单断面的圆形或扁平线材，可将变形温度降低到 500～ 550℃ 进行挤压。 但随着变形温度的降低，变形抗力急剧升高，必然带来模具的快速磨损．模具寿命大幅下降的问题。 同时，低温下的高变形抗力与焊 合 性能较差的缘故，使得现有连续挤压方法成形铜及铜合金管材和空心型材 较为困难，虽也有少量的研发报道，但迄今尚无工业化生产报道。 另一种方法是开发可以在 700℃ 以上长时间使用的模具材料或模具结构，这是提高铜及铜 合 金连续挤压效益、实现管材和空心型材连续挤压成形的主要关键。 然而，迄今为止，这方面的研究尚未取得突破性进展。 (3)在高温下，铜及铜合金极易产生氧化，而变形金属在进入挤压模前后的温度可达500～ 600℃ ，因此需要考虑挤压制品出模孔后至进入冷却槽之前的氧化防护问题。 采取一些特殊措施。 大连铁道学院在国内率先开发成功纯铜扁导线连续挤压设备 (TLJ300 型 )与工艺，可成形 6 7mmlmm～ 30mm7mm 规格范围的产品，模具寿命约为 3～ 8t。 Conform 连续挤压设备 普通 conform 连续挤压机的结构型式主要有立式 (挤压轮轴铅直配置 )和卧式 (挤压轮轴水平配置 )两种，其中以卧式占大多数。 根据挤压轮上凹槽的数目和挤压轮的数目不同，挤压机又可分为单轮单槽、单轮双槽、双轮单槽等几种。 由于喂料与杆坯预处理等方面的原因，。