铜合金连续挤压工艺及模具设计要点分析

李康

摘 要：在当前科学技术不断发展下，连贯型挤压工艺为当前应用的主要工件加工技术，将其应用到稀土金属加工工作中，能得到充分利用。在文章中，基于对铜质合金材料的连贯型挤压操作程序、挤压操作过程以及工艺指标的选择和分析，研究了模具工件的整体架构、对模具结构、主要原材料等进行选择，促使其相关内容的合理性。在对连贯型进行操作实验工作中，具体的操作过程进行了完整的铜排工件，其具备的操作过程和作业也保证处置程序、挤压技术指标以及模具工件结构的合理设计，从而对这些内容都展开了研究，并获得有效参考。

关键词：铜合金；连续挤压；工艺；模具

一、连续挤压

挤压为生产中的主要方法，主要用在有色金属、钢铁材料的成型加工工作中，对一些复合材料、粉末材料的加工也同样适用。传统方式下，挤压方法具备间歇性，实际的生产效率比较低。由于摩擦性的引起，产品的组织性能不均，具备的能耗也较大，同时，传统挤压设备的造价也更高，所以，为了对其产生的问题进行解决，需要实现连续性挤压方法，以促使其优化使用。

连续挤压中的挤压机，其组成部分主要为挤压轮、堵头、挤压，模等，是一种带有轮槽的连续旋转的挤压轮。基于轮槽和坯料之间的，摩擦力，会直接导入坯料，保证在挤压轮槽中与触头接触。在该情况下，发现坯料模腔，因此会在挤压模孔连续挤压，使之产生产品。所以说，连续挤压具备较大优势，能基于连续挤压方式，对产品进行生产。当实现连续挤压生产工作中，当使用的坯料为盘杆，要在期间对坯料实现预处理工作，保证能将表面的坯料油污、氧化皮等进行清理，从而维护产品的整体质量。当产品从模腔内挤出、其温度不断升高的时候，实现连续挤压后，需要利用水箱将其冷却，以免氧化。为了提高产品的质量，还可以使用超声波探伤装置，维护产品的整体质量，也要针对其不合格产品，对工艺进行调整。连续性挤压与传统挤压存在较大不同，如：连续挤压的生产线更为灵活，使用的设备占地面积小，需要的投资成本也少。同时，不需要对坯料进行加热，需要基于摩擦和变形发热，达到合理温度。也能对超长制品进行生产，具备良好的光洁度。坯料也更为多样，可以应用在线坯和颗粒状原料。对于同一个直径的杆坯，不仅能为其生产出最小截面的产品，也能满足不同的线径产品。

在1971年提出连读挤压后，通过对其研究，在1975年实现了第一台连续挤压设备设备。随后，又逐渐产生单轮单槽、单轮双槽等不同结构形式的工业挤压设备。其具备的驱动功率也逐渐增大。该技术的应用，在各个复合材料方面都得以普遍应用，其具备的独特性也更为明显。特别是高精度的异型材料挤压工作中，不仅是现代科学技术进步的主要方向，也能在当前的多样化工业发展下满足要求。所以说，连续挤压是技术性发展和延伸的重点，当前已经引起社会和外界的重视与研究。如：上海交通大学已经开发了铜连续挤压机，并将其应用到工厂和企业中，获得较大成就，也为现代社会的积极发展做出更大贡献，是工业生产效率提升的主要设备，所以，要对其进一步研究。

二、连贯型挤压操作工艺

连贯型挤压操作工艺，在操作过程中能实现较高效率，促进加工质量的提升，在整个过程中产生的消耗也比较低。连贯型挤压操作工艺可以应用到稀土金属工件加工工作中，实现大面积的应用范围。也可以将该工艺应用到铜金属、铜质合金材料加工工作中。基于对紫铜金属、铜银型合金材料的应用，可以制作为铜材扁平线、实心铜质材料。当在轮槽结构中，处于挤压扁轮并维持旋转状态，同时受压紧轮一定压力程度的影响，会在轮槽和坯料之间产生一定摩擦现象，在该现象中，需要在挤压轮结构中，连续拉入金属坯料，使之运输到沟槽中，并将其导向模腔和平板以及挤压型腔体内部，促使其产生塑性变形，保证模具在通孔内挤压，产生工业制品。在实际操作过程中，在铜质合金材料连贯型挤压工作中，实际的变形情况、温度因素、应力分布情况以及控制速度等的变化规律都无法发现，在总体上，需要根据对相关数值的模拟对其控制，这样实施的参数仿真效果与实际数据不仅相符，也能在较大程度上满足实际发展需求。

在连贯型挤压定形工艺中，还需要对其中的各项指标进行控制。因为挤压工作在加工生产期间，是對铜排工件的尺寸进行研究，并具体研究定形程序和模具结构的编制过程。对于其使用的加工毛坯，主要原料为铜镁合金，其存在的镁成分含量为0.4%，其余为铜。为了对毛坯材料进行处理，可以利用预热操作方式，将其温度控制在405℃，结构体的直径为17毫米。同时，进行连贯性的挤压作业中，其具备的压进尺度为5毫米，模具本体的初始温度也要控制在425摄氏度。对于其中的挤压转轮，也要对其旋转直径进行控制，最为合适的可以选择355毫米，挤压的转动旋转速度为每分钟9转。所以说，实现连贯挤压操作工作，是利用挤压圆轮、毛坯材料之间产生的摩擦力，在模腔内引入坯料，以保证能完成定形过程。在这种生产方式下，就要促进挤压轮本体和毛坯材料的摩擦系数提升，保证在期间能获得较大粘合力，以实现较强的摩擦作用，这样在整体上才能实现良好的定形工艺。

三、连续挤压成型工艺

1.具体的工艺方案

对于引线框架、铜带等实现铜合金的板带生产工艺，其加工方案为：铜杆---固溶---预热工作。随后，对其进行连续挤压，当冷却后绑扎成型，以促使其实现。在市场上，当前购买的铜杆具备的加工硬化程度高，所以，为了对其加工，需要实现固溶处理，以达到软化的作用。如：连续挤压铜排、引线框架带坯的截面形状等，都要实现后续的多道冷轧和精轧工作，这样才能得到更薄的铜带和引线框架。在对连续挤压工艺进行研究过程中，还需要重点分析铜排、引线框架的成型压力、挤压速度以及挤压比之间的关系。

2.具体的工艺参数

在文章中，将挤压铜排的截面设为长度30毫米、高度为4毫米，圆角半径为1毫米。经过对成形工艺、模具的设计和分析，选择毛坯材料铜镁合金，其镁的含量为0.3%，其他为铜。并且，毛坯的预热温度为400℃，直径为16毫米，在连续挤压过程中，其压下量为4毫米。连续挤压，是基于挤压轮和坯料之间的摩擦力，并将其坯料拉入到模腔内形成。因此，需要增加挤压轮和坯料之间的摩擦系数，一般情况下，要实现该效果，可以在挤压轮上镀黄铜。endprint

四、实现模具设计工作

1.分析模具的总体结构

铜合金连续挤压模具，其具备的成型部件主要为模腔、模具、加强圈、垫块、盖子等。因为在挤压过程中具备的变形抗力较高，模具受到的高压、变形热作用更明显，所以，要保证模具具备良好结构，促进其硬度足够，维护强度和韧性。对于挤压模具装配和模具的装配关系，要在模腔内放置模具垫块，需要按照一定顺序，基于模腔盖子的小端，并加以配合进行再次旋转，然后利用螺钉将其连接。

2.对成型零件进行设计和选择

在我国当前的热作模具钢应用中，最为广泛的为H13钢。它主要在热锻模、热挤压模、有色金属压铸模中的应用。在使用过程中，需要对其进行热处理工作。因为H13钢具备较强硬度和高温度，也能抗磨性和抗回火，尽管在高温、高压以及较大冲击力下也能承受，能实现更为良好的综合力学性能，将其应用到连续挤压模具材料中，更为合适。如：导板、挤压轮、压实轮、模腔等，都可以使用H13钢。当挤压轮和压实轮使用H13钢的时候，对其加工期间，其热处理硬度为48-51HRC。如果模腔和模具使用H13，要对其进行钢锻件加工工作。热处理工作中，主要使用真空淬火方式，其硬度为51-54HRC，其他的零件熱处理硬度为48-51HRC。

模具在实际工作中，带短影响整体的使用寿命，当工作带较长，增加挤压压力的时候，也就影响挤压工件的表面质量。如：模具的工作带为4毫米，出口斜度为6度，所以模具的加强圈、模腔盖子的出口斜度为6度。针对模腔的扩展区域，需要根据连续挤压产品的截面形状、截面尺寸进行设计。模腔扩展区最为主要的目的是促使金属更好填充模腔，并挤压出更好的产品。其中的设计尺寸不能太大，具备的防挤压比过大，实现的挤压轮驱动力也不够。挤压比一般为挤压型腔断面积，是与产品断面积之间的比，能真实的对挤压变形参数具体反映。由于铜合金的连续挤压变形压力大，所以，要对挤压比进行控制。

3.相关的试验研究

在该次试验工作中，主要的试验材料为CuMg0.3合金，其坯料直径为16毫米，挤压产品的铜排截面长度为30毫米，高度为4毫米，挤压设备主要使用连续挤压机。在实验过程中，首先，启动机器3分钟，并对即将700℃预热的美铜合金上引杆短料，实现挤压轮和模具的预热工作。还要将美铜短料连续输送，逐渐增加其转速。期间，要将挤出的产品经过循环冷却，同时利用收线盘收卷保存。

经过试验中的分析和研究发现，挤压出铜排。在挤压后，会将其切割出一段。同时，铜排产品的表面是浅黑色的，受高温氧化的影响，不会制约后期的加工要求。当截面形状、截面尺寸达到一定要求的时候，发现铜排表面、截面并没有较大缺陷，在连续挤压过程中，挤压轮和模具等一些成形零件也未产生失效现象。

五、结语

根据以上对合金材料的试验分析，详细研究挤压出铜排，并促进连续挤压工艺方案、挤压工艺参数的优化选择，保证在整体上对促进模具总体结构、设计以及材料的有效应用。基于700℃的预热引杆短料，对挤压轮、模具进行预热，能根据一定要求使其符合初始温度。所以说，连续挤压技术的使用具备较大优势，能促使其高效化和节能化发展。针对铜镁合金铜排挤压工艺、模具以及模具设计的分析，能根据相关条件为铜铁合金、铜银合金以及其他材料等提供有效依据，为各个类型的连续挤压成形工艺参数、模具的设计工作提供有效参考。

参考文献：

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