铜加工中的连续挤压技术应用
17
张震宇 杨纯宜/ Zhang Zhenyu Yang Chunyi
挤压是有色金属压力加工的主要生产方法之一，连续挤压技术是挤压成形的一项新技术，以连续挤压技术为基础发展起来的新工艺为有色金属管、棒、型、线及其复合材料的生产提供了新的技术手段和发展空间。
连续挤压的原理和优点
Principle and advantages of continuous extrusion technology
CONFORM连续挤压原理是通过槽轮的连续运动实现挤压筒的无限工作长度，变形力由与坯料相接触的挤压轮运动所施加的摩擦力提供，实现连续的挤压变形。
CONFORM连续挤压法工作原理如图1。与传统挤压相比CONFORM连续挤压法充分利用加工金属与工具之间的摩擦力，它使用一个带槽的轮子和一只与之配合的固定靴形座作为堵头和模具的支撑，当采用条料或棒料作坯料时，槽轮咬入坯料的力靠坯料相对于轮槽的过盈量来产生，坯料在摩擦力的夹持作用下，随着轮子的转动而向前运动，直到碰到堵头。在堵头前面的附近区域，坯料达到屈服而充满轮槽，使得槽壁和坯料间的摩擦力增大，变形区的压力和温度进一步升高，最后达到
将坯料从模孔挤出所需的压力和温度时，挤压过程就会连续进行下去。
CONFOR M 连续挤压过程不用润滑，这样由摩擦力产生的高压和高温（相对于有色金属，压力可达1000MPa以上，温度可达500℃以上）。
CONFORM连续挤压技术有许多优点：
（1）由于挤压腔与坯料之间的摩擦大部分得到有效利用，挤压变形的能耗大大降低。
（2）可以省略常规热挤压中坯料的加热工序，可以通过有效利用摩擦发热而节省能耗。
（3）可以实现真正意义上的无间断连续生产，获得长度达到数千米乃至更长的成卷制品，这一特点带来的效益有：
①显著减少间隙性非生产时间，提高劳动生产率；②对于小断面尺寸制品，可以大大简化生产工艺、缩短生产周期；
③大幅度地减少挤压压余、切头尾等几何废料，可将挤压制品的成品率提高到95％以上；
④大大提高制品沿长度方向组织、性能均匀性。（4）设备紧凑，占地面积小，设备造价及基建费
用较低。
连续挤压金属变形
Deformation of metals caused by continuous extrusion
根据径向式连续挤压特点，一般将金属的整个连续变形分为：(如图2)
1、初始黏着区——即坯料由压轮喂入到进入挤压进料型腔内开始镦粗变形前的这一段区域。
2、镦粗变形区——即坯料受到挤压轮槽的有效摩
Application of continuous extrusion technology in copper processing
T
echnology & Equipment
技 术 与 装 备
图1
18
擦力的作用，在轴向上发生镦粗变形，使坯料由原来的断面镦粗到与挤压进料型腔面积相等的断面。
3、挤压咬合区——即坯料完全充满挤压进料型腔后到堵头前的这一段区域。
4、基本挤压变形区——指金属从挤压咬合区的后部通过带非圆形孔的槽封块流入模前变形腔，最后从模孔流出的整个区域。
挤压变形过程中的流动形式对金属具有极为重要的意义。挤压制品的组织、性能、表面质量、外形尺寸和形状精度、成材率、挤压模具的设计、挤压生产效率等，均与金属流动有着十分密切的关系。
连续挤压在铜加工中的应用
Application of continuous extrusion technology in copper processing
1 铜及铜合金型材和管材
在连续挤压的铜产品中，铜扁线是连续挤压应用最广的铜产品之一，主要作为制造电机、变压器绕组和电器设备、安装配电设备等导电材料。大多采用上引铜杆作为坯料，连续挤压一道工序即可生产出符合标准的软态铜扁线，与传统的"铸杆-拉拔-退火"工艺相比,具有无法相比的优越性。
铜和黄铜管的挤压在1998年已经建立了第一条铜管材生产线。
2 铜包钢线材
铜包钢的连续挤压技术已经能够应用到生产当中，开发铜包钢的意义在于节约金属铜和综合两种金属的优越性能而具有特殊用途。包铜钢线兼备铜的导电性、钎焊性、耐蚀性和钢的强度，多应用于电线及电子电气
元件。由包铜钢所制成的绳索已经成功地应用于铁路电气化方面，如架空缆线和缆绳，取代迄今使用的铜、铜镉合金、铜镁合金等。包铜钢用于电话线，成本降低；用于同轴电缆具有良好的自支撑性能和接线性能，特别是用作高频同轴电缆时，由于高频作用下的趋肤效应，其导电性能与同直径的纯铜一样，包铜钢用于制作电子元件的引线，易于钎焊和点焊，又可用磁力安装和输送，为采用极高生产率的自动化生产线创造条件。
3 铜包铝
因为铝的导电率是铜的60%，比重是铜的1/3，如果电阻相同的两种线相比较，则铝的质量为铜的一半，故铜包铝常用于要求重量较轻的架空导线，铝的焊接有困难，压接可靠性差，但包铜就可克服上述缺点，提供量轻质软且成形性好的导线。
按常理理解，连续挤压复合只适合于芯材较硬的材料包覆挤压。但是，在挤压复合和包套挤压的分界处存在一不太大的区间，可实现材料的硬包软挤压包覆，因此铜包铝可以用连续挤压复合的方法来实现，并可克服有限长度及工艺复杂的缺点。
由于铜与铝相比，其变形抗力、变形温度都很高，因此在连续挤压过锃中，一定要解决好如下几个非常重要的工艺问题。
（1） 挤压轮转速。挤压轮转速决定着挤压速度，即生产速度。但转速过高会增加不均匀变形程度和变形热量，从而降低模具寿命。
（2） 模具强度。铜在变形时温度很高，变形抗力也很大，并且挤压过程是连续进行的，模具冷却比较困难，因此，对模具的高温强度提出了很高的要求，寻求如何保证在生产出合格产品的同时模具又不被破坏将是该生产方法成功的关键。
结论
Conclusion
连续挤压法以其独特的优势已广泛地应用于铝及软铝合金、铜及部分铜合金的挤压生产过程中，产品扩展到线材、型材、管材，以及包覆材料。随着技术的不断进步，连续挤压这一技术将会应用到更多的有色金属
产品的加工领域。
图2
T
echnology & Equipment
技 术 与 装 备