浅析铜及其合金加工制品典型缺陷产生的原因及解决措施

袁孚胜 ，钟海燕

（1.中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330031；2.宜春职业技术学院机电工程系，江西 宜春 335000）

浅析铜及其合金加工制品典型缺陷产生的原因及解决措施

袁孚胜1，钟海燕2

（1.中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330031；2.宜春职业技术学院机电工程系，江西 宜春 335000）

分析了铜及其合金加工制品生产中的各种典型缺陷，探讨了缺陷产生的原因及解决措施。

铜加工制品；缺陷；解决措施

0 前言

随着国民经济的不断发展，铜及其合金加工制品的用量越来越大，铜及其合金制品加工的技术水平有很大的提高，但同国外先进技术水平相比仍有很大的差距。因此，铜及其合金制品在生产过程中，常常会出现一些缺陷，而大部分是由于设备损坏、违反操作规程、操作人员技术不够熟练或其它种种原因造成的。本文分析总结了铜及其合金制品生产中的缺陷，同时探讨了缺陷的产生原因及解决方法。

1 过热与过烧

铸锭加热温度或制品热处理温度超过合金中低熔点共晶温度时，存在于晶内或晶界处的低熔点共晶物发生局部熔化和氧化，或即使共晶物未发生熔化但合金中晶粒已粗化，合金变脆的缺陷。

过热后表面出现麻点、桔皮、晶粒粗大，塑性下降；过烧后表面粗糙，轧制时或挤制后出现晶界裂纹、板材侧裂、棒材头部开花、张口裂或裂成碎块，开裂部位能看到粗大枝晶和熔化的痕迹，显微组织中出现晶界加粗，熔化空洞或共晶球，熔化的液相网等[1]。

1.1 产生原因分析

①加热温度高，时间长或局部长时间处于高温源处；②热加工终了温度过高或者在高温区停留时间过长；③在制品中夹入易燃物品造成炉内局部温度过高；④合金中存在低熔点组元，或低熔点夹杂较多。

1.2 解决措施

①选用高精度微机控温，使控温精度达到±2℃；②加强加热设备的维修与检查，确保炉膛内各部位温度均匀一致；③严格检查坯料，不得有油污等易燃物，保持坯料清洁；④制定先进合理的热加工工艺规程，精心操作，避免过热、过烧，从而确保制品组织性能和表面质量。

2 裂纹或开裂

加工或退火后形成断续或连续的不规则的分开裂缝，轻微的称为裂纹，严重的称为开裂。裂纹或开裂的形态各异。常见的有：表面开裂、侧裂、张口裂、周期性横裂等[2]。

2.1 产生原因分析

①铸锭存在裂纹、夹杂、缩孔、冷隔等缺陷；②铸锭存在有害杂质或结晶组织、化学成分严重不均匀；③铸锭中存在较大应力或加工工艺不当产生较大应力；④加热温度过高、时间过长导致过烧或加热温度低、时间过短导致塑性不良或者加热温度不均匀；⑤板材压下量过大，或应变速率不合适；⑥管棒材挤压速度过快，加工率过大；⑦热处理工艺不当，加工或热处理处于材料的脆性温度区。

2.2 解决措施

①加强铜及其合金材质检查，杂质含量超标和原始组织不合格不投产；②生产中严格校验控温仪表，控温精度必须达到±2℃；③针对不同的铜及其合金坯料，制定相应的合理的加热温度，严格控制加热炉的电压、加热时间2个参数，确保铸锭均匀加热；④制定适合不同牌号铜及其合金的变形量，使变形尽量均匀。

3 夹杂

夹杂是指制品表面和内部出现与基体有明显分界面、性能相差悬殊的金属或非金属物。夹杂一般呈颗粒状、长条状沿加工方向分布，有一定形态和颜色，界面明显[2]。

3.1 产生原因分析

①铸锭中未熔化完的金属颗粒，形成大块初晶或异金属进入；②金属化合物；硅酸盐、覆盖剂等非金属化合物。

3.2 解决措施

①选用无夹渣、分层、折叠的一级优质铜锭，增加坯料弹性、塑性与韧性，降低各向异性；②严格进行铜锭检查，有严重缺陷者不能用。

4 异物压入

异物压入是指金属或非金属压入制品表面。金属压入物与基体有明显分界面，轮廓清楚，有不同的金属光泽，呈点状、块状，剥落后形成凹坑；非金属压入物形态不一，颜色各异，多呈脆性，无金属光泽，呈点状、片状、长条状沿加工方向分布，不易剥离。

4.1 产生原因分析

①加热形成的氧化皮、润滑剂粘附在工模具和制品表面；②工模具的碎片及粘附物；裂边的金属屑、毛刺及飞边；热处理炉的炉屑、油污；乳液内的杂物；轧道及导板上的异物。

4.2 解决措施

①班前班后清理干净挤压筒中与挤压垫上的异物；②热轧带材，在进入冷轧前确保面层氧化皮铣净；③设计先进的高级挤压工模具，选用精炼钢制造。

5 鼓泡

制品经加工或退火后，表面出现沿加工方向分布的条状或泡状鼓起，剖开后为一空腔，这种鼓起称为鼓泡。

鼓泡多呈条状，表面光滑，沿加工方向拉长，剖开后内壁呈光亮的金属色泽，个别伴有氧化物或其它夹杂。鼓泡大多两面对称分布，在较薄的板带材或薄壁管中比较明显[3]。

5.1 产生原因分析

①铸锭中存在气孔、缩孔等缺陷；②坯料退火时，炉内气氛控制不当，炉温过高；③管棒材挤压时铸锭与挤压筒、挤压垫配合不良或者挤压筒、穿孔针润滑过量，挤压筒清理不干净，穿孔针有裂纹等。

5.2 解决措施

①保持挤压筒内清洁和衬套的光滑；②提高坯料质量，采用优质铜锭，严格材料人库检查；③及时更换严重磨损的挤压筒和挤压垫，并保持清洁、光滑；④调整挤压机使其动作均匀协调，制定合理的挤压速度和挤压变形量，确保排气畅通； ⑤挤压工具配合适当，发现超差要及时更换；⑥防止润滑剂过量，及时清除铜金属氧化壳及腐蚀污物等。

6 分层原因分析及解决措施

在板带材厚度方向或管棒材径向上出现的、沿加工方向分布的缝隙称为分层。

层与层之间接触平整，面积较大，有些有氧化物或夹杂，常出现在薄带材中或薄带材经焊接后表现出来。管棒材断口检查时出现断口分层现象。

6.1 产生原因分析

①铸锭中有气孔、缩孔、缩松夹杂等缺陷，经加工后形成分层；②板带材热轧道次压下量分配不当，压下量过大；③铸锭加热不均匀，加热温度过高或过低；④管棒材挤压筒或穿孔针润滑过量，穿孔针有裂纹或挤制品缩尾未切净，经进一步拉伸、轧制形成分层。

6.2 解决措施

①严格控制熔炼炉和保温炉温度，并使温度稳定，避免熔体长时间保温，以免结成粗大晶粒；②提高坯料质量，采用优质铜锭，严格材料人库检查；③板带材热轧道次压下量分配恰当，压下量适中；④管棒材挤压筒或穿孔针润滑适中，穿孔针裂纹或挤制品缩尾确保切净。

7 机械损伤

外力作用于制品表面或制品之间的错动，引起表面呈条状、束状、凹坑状、尖锐沟槽状及其它形状的伤痕，常见的有：擦伤、划伤、碰伤和压伤[4]。

7.1 产生原因分析

①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒，在挤压过程中金属流经工作带时，这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤，最终对制品表面造成划伤；②模具型腔或工作带上有杂物，模具工作带硬度较低，使工作带表面在挤压时受伤而划伤制品；③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物，当其与制品接触时对制品表面造成划伤；④在叉料杆将制品从出料轨道上送到摆床上时，由于速度过快造成制品碰伤；⑤在摆床上人为拖动制品造成擦伤；⑥在运输过程中制品之间相互摩擦或挤压造成损伤。

7.2 解决措施

①加强对铸锭质量的控制；②提高修模质量，模具定期氮化并严格执行氮化工艺；③用软质毛毡将制品与辅具隔离，尽量减少制品与辅具的接触损伤；④生产中要轻拿轻放，尽量避免随意拖动或翻动制品；⑤在料框中合理摆放制品，尽量避免相互摩擦。

8 脱锌

含锌铜合金退火或酸洗后表面出现灰白或泛红色斑现象称为脱锌[5]。

8.1 产生原因分析

①热处理温度过高，火焰直接喷到制品表面上，使表面锌熔化、挥发或氧化；②酸洗时，酸液浓度过高，酸洗时间过长引起表面脱锌；③在环境介质作用下，发生化学或电化学反应形成腐蚀脱锌。

8.2 解决措施

① 改善腐蚀环境，如采用阴极保护、降低介质浸蚀性、添加缓蚀剂等；②加入适量的合金元素如砷、硼、锑、磷、锡、铝；还有稀土等。

9 挤制品缩尾

缩尾是挤制品尾部的一种特殊缺陷。在挤压末期，由于金属紊流，铸锭表面的氧化皮，润滑剂等污物往往流入其中，而导致金属之间的分层[6]。

9.1 产生原因分析

① 挤压尾部金属流动紊乱；②铸锭表面、次表面有缺陷，挤压筒有润滑剂等污染物；③挤压速度过快；④铸锭温度过高或温度不均；⑤挤压工具预热温度过低。

9.2 解决措施

①加强铸锭进库和投产前的质量检查，不合格铸锭不投产；②挤压前应首先全面检测和维修挤压设备，使挤压机与工模具达标，确保精度等级与同心度；③采用合理的挤压速度与挤压温度；④生产过程中严格执行挤压工艺规程；⑤选用电渣重熔优质模具钢、表面强化热处理新工艺制造挤压模具。

10 其它缺陷

板带材常见缺陷还有烧粘、撕裂 压折、压漏等。常见表面缺陷有辊印、起皱、起皮、起刺、氧化、麻面、绿锈、印痕、污斑等[7]。常见侧边缺陷有翘边、飞边、毛刺和剪刃压痕。

其中毛刺是指在边缘形成尖而薄的金属细丝或金属刺。是由于剪切时刀刃不锋利，剪刀润滑不良，剪刀间隙及重叠量调整不当引起的。

管棒型材常见缺陷还有偏心、破肚、型材扭拧、撕裂、凸筋、表面环状痕等，常见表面缺陷有起皮、起刺、过酸洗、酸洗不良、氧化、麻面、印痕、污斑。

[1] 田荣璋.铜合金及其加工手册[M].北京:化学工业出版社，2007

[2] 张玉杰.浅析铜板带材的表面质量控制[J].有色金属加工，34(5):27-30

[3] 魏军伟，黄坤，高大伟，李永旺等.铜合金挤压材常见缺陷分析及预防措施[J].35(3):40-42

[4] 钟卫佳.铜加工技术实用手册[M].北京:冶金工业出版社，2007

[5] 蒋明俊，郭小川，杨俊.黄铜脱锌腐蚀的特征及防止措施[J].后勤工程学院学报，2008，24(4):35-39

[6] 魏军伟.铜合金挤压材缩尾缺陷的控制办法[J].模具制造技术，2008，8:70-71

[7] 黄国杰，谢水生，方奶云，程镇康.KFC铜合金带材表面粗糙缺陷的研究[C].2007年中国压铸挤压铸造、半固态加工学术年会专刊，2007:146-147

Cause and Countermeasures of Common Defects of Copper Alloys Processing Products

YUAN Fu-sheng1, ZHONG Hai-yan2
(1.China Nerin Engineering Co., Ltd., Nanchang 330031, China; 2. Electrical Engineering, Yichun Vocational Technical College, Yichun 335000, China)

Various common defects of copper alloys processing products were analyzed in the paper. The cause and solution of the defects were discussed.

copper processing products; defects; countermeasures

TG166.2，TG245

B

1005-4898(2014)01-0043-04

10.3969/j.issn.1005-4898.2014.01.10

印度延期对华铸造铝合金车轮或合金车轮反倾销终裁

袁孚胜（1984-），男，汉族，江西南昌人，工程师。

2013-08-09

2013年12月18日，印度商工部发布公告称，将对原产于中国、韩国和泰国的铸造铝合金车轮或合金车轮作出反倾销终裁的最后期限延至2014年3月9日。

2012年12月10日，印度对原产于中国、韩国和泰国的铸造铝合金车轮或合金车轮进行反倾销立案调查。