擠壓是一種成熟、先進的銅及銅合金管棒、型材生產及供坯方式。通過更換模具或采用穿孔擠壓的方式,可直接擠出各種合金品種、不同斷面形狀的接近成品規格的管棒坯或成品管棒材。通過擠壓,將鑄錠的鑄造組織變為加工組織,擠出管坯及棒坯尺寸精度高,組織細致均勻。擠壓法是目前國內外銅管棒生產企業普遍采用的一種生產方式。
擠壓法可分為正向擠壓、反向擠壓和特殊擠壓三種.其中正向擠壓應用較多,反向擠壓用在中小規格棒、線材的生產中,特殊擠壓用于特殊生產中。
擠壓時要根據合金的性質、擠壓制品的技術要求以及擠壓機的能力和結構,合理選擇錠坯種類、尺寸、擠壓系數,使其變形程度不小于85%。
擠壓溫度和擠壓速度是擠壓過程的基本參數,合理的擠壓溫度范圍應根據金屬的塑性圖以及相圖來決定。對于銅及銅合金而言,擠壓溫度一般在570~950℃之間,自銅的擠壓溫度甚至高達l000~1050℃,與擠壓筒加熱溫度400~450℃相比,二者溫差較大,如果擠壓時速度太慢將會引起鑄錠表面溫降過快,致使金屬流動不均勻性增加,從而導致擠壓負荷上升,甚至產生悶車現象,因此銅及銅合金一般都采用較高速度進行擠壓,擠壓速度可達50 mm/s以上。
銅及銅合金在擠壓時,多采用脫皮擠壓,以清除鑄錠表面缺陷,脫皮厚度1~2 m。在擠壓坯出口處普遍采用水封,以使制品擠出后即進入水槽中冷卻,制品表面無氧化,不必酸洗即可進行后續冷加工。趨向于采用大噸位擠壓機并配有同步收線裝置,擠出單重達500 kg以上的管坯或線坯卷,以有效提高后序的生產效率及綜合成品率。
目前銅及銅合金管材生產多采用帶獨立穿孔系統(雙動)、油泵直接傳動的臥式油壓正向擠壓機,棒材生產多采用不帶獨立穿孔系統(單動)、油泵直接傳動的臥式油壓正向或反向擠壓機。常用的擠壓機規格為8~50 MN,現在趨向于采用40 MN以上大噸位擠壓機生產,以提高鑄錠單重,從而提高生產效率和成品率。
現代臥式油壓擠壓機,在結構上采用了預應力整體機架、擠壓筒“X”導向和支撐、內置式穿孔系統、穿孔針內冷、滑動模架或回轉式模架及快速換模裝置、大功率變量油泵直接傳動、集成式邏輯閥、PLC控制等先進技術,設備精度高、結構緊湊、運行平穩、安全聯鎖,易于實現程序控制。連續擠壓(Conform)技術在近十年來有了一些進展,特別是用來生產電力機車導線這樣的異型棒線,很有前途。近幾十年來擠壓新技術得到了迅速發展,擠壓技術的發展趨勢具體表現為:
(1)擠壓設備。擠壓機的擠壓力將向更大的方向發展,超過30MN擠壓機成為主體,擠壓壓生產線的自動化程度不斷提高?,F代的擠壓機已完全采用了計算機程序控制和可編程序的邏輯控制,從而使生產效率大幅度提高,操作人員顯著減少,甚至有可能實現擠壓生產線的自動無人化操作。
擠壓機的本體結構也不斷改進和完善,近幾年來一些臥式擠壓機采用了預應力機架,以保證整體結構的穩定?,F代擠壓機實現了正、反兩用擠壓方式,擠壓機配有兩根擠壓軸(主擠壓軸和模軸),擠壓時擠壓筒隨主軸一起移動,此時制品的流出方向與主軸移動方向一致,而與模軸的相對移動方向相反。擠壓機的模座也采用了多個工位的配置,既可方便換模也提高了生產效率?,F代擠壓機采用了激光調偏控制裝置,對擠壓中心線的狀態提供有效數據,便于及時快速調整。采用油為工作介質的高壓泵直接傳動油壓機已完全替代了水壓機。
擠壓工具也隨擠壓技術的發展而不斷更新。內部通水冷卻穿孔針已經普遍推廣,變斷面穿軋針大大提高了潤滑效果。壽命更長、表面質量更高的陶瓷模、合金鋼模的應用更加廣泛。
擠壓工具也隨擠壓技術的發展而不斷更新。內部通水冷卻穿孔針已經普遍推廣,變斷面穿軋針大大提高了潤滑效果。壽命更長、表面質量更高的陶瓷模、合金鋼模的應用更加普及。
(2)擠壓生產工藝。擠壓的產品品種、規格不斷擴大。小斷面超高精度的管、棒、型材和超大型型材的擠壓,保證制品外觀質量,減少產品的內部缺陷,降低幾何損失,以使擠壓制品性能均勻等擠壓方法進一步推廣?,F代的反向擠壓技術也得到普遍應用。對易氧化的金屬則采用了水封擠壓,可減少酸洗污染,降低金屬損耗,又可提高制品表面質量。對需要淬火的擠壓制品,只要控制適當的溫度.采用水封擠壓方法可達到目的,有效縮短生產周冊,節省了能源。
隨著擠壓機能力和擠壓技術的不斷提高,現代擠壓技術逐步得到應用,如等溫擠壓、冷卻模擠壓、高速擠壓等正向擠壓技術,反向擠壓、靜液擠壓、Conform連續擠壓技術的實用化,粉末擠壓、低溫超導材料的層狀復合材料擠壓技術的應用,半固態金屬擠壓,多坯料擠壓等新方法的開發,小型精密零件的冷擠壓成形技術等,都得到迅速發展和廣泛的開發應用。
銅合金鍛壓成形在我國主要由機械制造廠進行,主要有自由鍛和模鍛,如大型齒輪、蝸輪、蝸桿、汽車同步器齒環等。