紫铜冷挤压工艺

冷挤压成型的原理

冷挤压成型是一种常见的金属成形加工方法，通过在常温下将金属材料加压塑性变形，使其通过预设的模具形成所需形状。冷挤压成型通常用于生产高精度、复杂形状的零件和轴类零件。下面将详细介绍冷挤压成型的原理及其过程。

冷挤压成型的原理基于金属在常温下的塑性变形性质。金属材料在受到应力的作用下，会发生塑性变形，通过逐渐增加外力，金属材料内部的晶粒发生位移和滑动，最终达到塑性变形。冷挤压成型利用了金属材料塑性变形的特性，通过外力的施加，将金属材料挤压至模具的形状中，从而得到所需的零件形状。

冷挤压成型的过程一般包括以下几个主要步骤：

1. 材料准备：选取适合的金属材料进行冷挤压成型，通常选择具有良好塑性的材料，如铝合金、铜合金等。

2. 模具设计与制造：根据零件的形状和尺寸，设计和制造适用的模具。模具的形状决定了最终零件的形状，模具的材质一般选用高硬度和耐磨损的工具钢。

3. 加压与挤压：将预热的金属材料放入冷挤压机中，通过液压装置施加高压力力，将金属材料挤压至模具的形状中。挤压的过程中，金属材料会发生塑性变形，逐渐填满模具的空腔。

4. 精加工与处理：冷挤压成型得到的零件通常需要进行后续的精加工和热处理。精加工可以包括切割、修整、表面处理等，以得到最终所需的精度和质量。热处理可以改变零件的组织结构和性能，提高其强度和耐磨性等特性。

冷挤压成型的优点主要有以下几点：

1. 高精度：冷挤压成型可以生产高精度的零件，在成形过程中几乎不会产生撕裂、裂纹和疲劳等问题，确保零件的尺寸和形状精度。

2. 高效率：冷挤压成型可以快速达到所需形状，减少了后续热处理的时间和工序。

3. 节约材料：冷挤压成型可以最大限度地利用原材料，减少废料产生，提高材料的使用效率。

4. 节约能源：冷挤压成型是在常温下进行的，相比热挤压成型，不需要加热材料，节约了能源消耗。

5. 增加材料强度：通过冷挤压成型，可以使金属材料的晶粒发生位移和滑动，进而改变其晶界结构，提高材料的强度和硬度。

第17卷第4期2010年8月塑性工程学报JOURNALOFPLASTICITYENGINEERINGVol󰀁17󰀁No󰀁4Aug󰀁󰀁2010doi:10󰀁3969/j󰀁issn󰀁1007󰀂2012󰀁2010󰀁04󰀁005铸造󰀂冷挤压成形铜包铝线工艺及微观组织(燕山大学,亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,机械工程学院,秦皇岛󰀁066004)󰀁张春祥1󰀁骆俊廷3(河北农业大学海洋学院,秦皇岛󰀁066004)󰀁王守玉2摘󰀁要:采用铸造󰀂冷挤压工艺制备铜包铝复合线材。通过对制品的微观组织进行分析表明,在锥形变形区,界面处铝晶粒均开始得到细化,而中心晶粒直径较大,基本保持原态,组织极不均匀,区域分界非常明显;铜铝边界上铜的晶粒也明显得到细化,铜的中心晶粒直径较大,但两区域形态均为等轴形晶粒,变形体外表面铜的微观组织最为细小,但晶粒形状不很规则。制品全挤出后,铜铝晶粒基本得到完全细化,而且非常细小均匀,铝芯平均直径小于5󰀁m,铜皮平均晶粒直径在10󰀁m左右。界面相晶粒尺寸非常细小均匀,与铜铝两相结合良好。关键词:铜包铝线;铸造󰀂冷挤压;微观组织中图分类号:TG376󰀁3󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁文章编号:1007󰀂2012(2010)04󰀂0023󰀂04Fabricationtechnologyandmicrostructureofaluminum/coppercladcompositesformedbycasting󰀂coldextrusionZHANGChun󰀂xiang1󰀁LUOJun󰀂ting3(StateKeyLaboratoryofMetastableMaterialsScienceandTechnology,CollegeofMechanicalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao󰀁066004󰀁China)WANGShou󰀂yu2(OceanCollegeofHebeiAgriculturalUniversity,Qinhuangdao󰀁066004󰀁China)Abstract:Aluminum/coppercladcompositewasfabricatedbycasting󰀂coldextrusionformingtechnologyandmicrostructureofproductswasobservedandanalyzed.Theresultsshowthataluminumgrainsattheinterfacearerefinedincone󰀂shapeddeformationzone,butthegrainsinthecentermaintaintheoriginalstateandgrainsizeisnon󰀂uniform.Aclearboundaryispresentedbetweentherefinedareaandcenterarea.Incontrast,coppergrainsintheradialprofileshasbeensignificantlyrefined.Inthecenterareaofthecopper,thegrainssizeisbiggerthanthatatboundary.Onthesurfaceofthedeformablebodythegrainsizeisthesmallest,butwithirregulargrainmorphology.Aftertheproductisentirelyextruded,allthecopperandaluminumgrainsarerefinedwithsmallanduniformmorphology.Inthecenterarea,theaveragediameterofaluminumgrainsislessthan5󰀁m,andthecoppergrainonthesurfaceisabout10󰀁m.Attheinterfacethegrainsizeisverysmall,withagoodcombinationofcopperandaluminum.Keywords:aluminum/coppercladcomposite;casting󰀂coldextrusion;microstructure骆俊廷󰀁E󰀂mail:ljtlyk@yahoo󰀁com󰀁cn作者简介:骆俊廷,男,1976年生,燕山大学机械工程学院,副教授,博士,主要研究方向为精密塑性成形工艺、纳米材料的塑性与塑性加工技术收稿日期:2010󰀂04󰀂08;修订日期:2010󰀂04󰀂12󰀁引󰀁言铜包铝线是以铝为芯体,在其上包覆一层铜,实现铜、铝界面固相结合的一种复合材料[1󰀂2]。铜包铝线广泛应用于射频同轴电缆的内导体,其兼备铜和铝的优点,与纯铜内导体相比较具有密度小、质量轻、便于运输和安装的特点;铝在地壳中蕴量丰富,价格低廉,采用铜包铝线作为铜内导体的替代产品,可大大降低制造成本;同轴电缆常用铝管作外导体的屏蔽层,因铜包铝线的膨胀系数与铝材相近,能够减小因温度变化使电缆内、外导体膨胀不匹配而产生的连接故障,可提高射频同轴电缆使用的可靠性和稳定性[3󰀂4]。正是由于铜包铝线诸多方面的优越性,使得铜包铝线的生产工艺备受关注。目前其主要生产工艺包括,传统的铝线镀铜法、轧制压接法、包覆焊接法,较为先进的连续挤压法和静液挤压法的可行性也通过了实际生产的验证[5󰀂6]。关于采用铸造󰀂冷挤压工艺生产铜包铝复合线材,文献[7󰀂8]已进行了报道。由于挤压成形后材料的微观组织对产品性能将产生重要影响,因此,研究铸造󰀂冷挤压的工艺生产铜包铝复合线材的微观组织及其分布规律具有重要意义。本文在成形试验的基础上,对铸造󰀂冷挤压工艺生产铜包铝复合线材的微观组织进行了详细的研究。1󰀁试󰀁验1󰀁1󰀁坯料的制备与试验条件采用铸造法制备铜包铝复合坯料,即纯铝坯锭经高温熔化后,低压压铸到预热的紫铜管内,再车削去氧化皮、旋锥。经上述方法制备的铜包铝复合坯料及原始铜管如图1所示。模拟用坯料尺寸为,紫铜管长度L=60mm,外径D=29󰀁8mm,壁厚t=3mm,芯部充满纯铝。图1󰀁铜包铝复合坯料试样Fig󰀁1󰀁Stockofaluminum/coppercladcompositeandcoppertubes挤压温度为室温(20󰀂),挤压速度20mm/s,工作带长度10mm。铜管外表面与凹模之间采用良好的润滑。挤压凹模的模角为30 ,挤压比为5󰀁45,断面收缩率81󰀁66%。图2为铜包铝冷挤压用模具结构及挤压示意图。图2󰀁挤压示意图1󰀂凸模;2󰀂凹模;3󰀂外衬套;4󰀂内衬套;5󰀂铜包铝坯料Fig󰀁2󰀁Dieandextrusionschematicdiagram1󰀁2󰀁试验结果分析低压压铸坯料的冷挤压成形过程试样如图3所示。由于芯部铝较铜软,在挤压过程中流速相对更快,因此在挤压过程中有铝先于铜流出的现象,并在挤压制品端部形成一小段纯铝棒区。挤压制品的质量较好,铜皮分布均匀,初步验证了采用该工艺生产铜包铝线的可行性。图3󰀁冷挤压成形过程试样示意图Fig󰀁3󰀁Successiveprocessesofcoldextrusionforming图4为试验过程中的挤压力和时间的关系曲线,可以看出,随着挤压变形的进行,挤压力逐渐升高,进入稳定挤压变形阶段后,挤压力约为60t。图4󰀁试验过程时间󰀂挤压力关系曲线Fig󰀁4󰀁Experimentalcurveoftime󰀂extrusionforce2󰀁微观组织分析制品挤压完成后,分别对其锥形变形区域和挤出成品区域剖开,用金相砂纸磨光表面,然后在抛光机上进行抛光。由于铜铝材料的耐腐蚀情况不同,因此采用不同的腐蚀液对铜铝材料分别进行腐蚀。铝的腐蚀液采用氢氟酸硝酸水溶液;铜的腐蚀液采用硝酸高铁酒精溶液。图5为原始坯料的微观组织,图5a为原始坯料铜的微观组织,图5b为原始坯料铝的微观组织。由图5a可以看出,铜的晶粒形状不很规则,晶粒直径大约在40󰀁m~50󰀁m。由图5b可以看出,铝的微观组织比较均匀,基本为等轴形,晶粒直径在70󰀁m~75󰀁m左右。两种材料的晶粒尺寸均较大,为典型的铸态组织。图6为变形区某一时刻铝的微观组织。由图可以看到,材料在进入锥形变形区的初始阶段,界面24塑性工程学报第17卷

冷镦挤压成型工艺

冷镦挤压成型工艺是一种常见的金属加工方法，主要用于生产各种螺纹和复杂形状的零件。相较于其他成型工艺，冷镦挤压具有高效、快速、精密等特点，因此在工业生产中被广泛应用。

首先，冷镦挤压工艺需要一台冷镦挤压机。该机器由一对相互作用的滚轮组成，将金属工件放置在两个滚轮之间进行轴向挤压。通过调整滚轮的位置和形状，可以实现对工件的不同形状和尺寸的加工。

其次，在具体的工艺过程中，首先将原料金属切割成合适长度。然后将金属工件放置在冷镦挤压机的进料装置上，通过驱动装置将工件送入挤压机的滚轮区域。滚轮以高速旋转，对金属工件进行挤压变形。

在挤压过程中，由于工件的镦头被滚轮挤压，金属会沿轴向流动，形成所需的形状。这个过程中会释放出大量的热量，为了避免过热，需要应用切削液或者冷却装置来冷却工件和滚轮。同时，适当的润滑剂也需要应用在滚轮表面，以减少摩擦力和磨损。

最后，完成挤压后的工件需要进行后续加工。通常会进行修整、退火和表面处理等步骤，以达到所需的尺寸、硬度和外观要求。

冷镦挤压成型工艺具有多种优点。首先，与热镦挤压相比，冷镦挤压不需要加热和冷却的时间，节省了生产时间和能源消耗。其次，冷镦挤压可以制造出精密的螺纹和零件，尺寸精度高，形状复杂。此外，冷镦挤压还可以大量生产相同或不同尺寸和形状的工件，提高了生产效率和产品的一致性。

总之，冷镦挤压成型工艺是一种高效、快速、精密的金属加工方法，广泛应用于各个工业领域。它不仅可以满足不同形状和尺寸的零件需求，还可以提高生产效率和产品质量。随着科技的不断进步，冷镦挤压工艺将会不断发展和改进，为工业生产带来更多的便利和效益。冷镦挤压成型工艺是一种常见的金属加工方法，主要用于生产各种螺纹和复杂形状的零件。相较于其他成型工艺，冷镦挤压具有高效、快速、精密等特点，因此在工业生产中被广泛应用。

冷镦挤压工艺的应用范围非常广泛，适用于包括汽车、电子、航空航天、建筑等行业中的很多产品制造。例如，汽车行业中螺栓、螺母、轴承零件等都可以通过冷镦挤压工艺加工生产。电子行业中的连接器、导线端子等也常常采用冷镦挤压工艺进行制造。此外，冷镦挤压还可用于生产各种金属管件、支架、磨具等。可以说，冷镦挤压工艺是现代工业生产中不可或缺的一部分。

冷挤压工艺流程

冷挤压是一种常见的金属加工工艺，通过对金属材料施加高压力，将其挤压成所需形状的工艺。冷挤压工艺广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域，具有高效、节能、材料利用率高等优点。下面将介绍冷挤压工艺的流程及其特点。

首先，冷挤压工艺的流程包括原料准备、模具设计、挤压成形、热处理和表面处理等几个主要步骤。原料准备阶段是冷挤压工艺的起始阶段，需要选择合适的金属材料，并进行预处理，如切割、清洁等。模具设计是冷挤压工艺中至关重要的一环，模具的设计质量直接影响到挤压成形的效果和产品质量。挤压成形是冷挤压工艺的核心步骤，通过对金属材料施加高压力，使其变形成所需形状。热处理是为了改善材料的组织结构和性能，提高产品的强度和硬度。表面处理可以提高产品的耐腐蚀性和美观度，常见的表面处理方法包括喷砂、阳极氧化、喷涂等。

其次，冷挤压工艺具有以下几个特点。首先，冷挤压可以在常温下完成，无需加热，节能环保。其次，冷挤压可以实现高精度、高效率的生产，适用于大批量生产。再次，冷挤压可以加工各种金属材料，包括铝合金、铜合金、钢铁等。最后，冷挤压产品表面光洁度高，尺寸精度高，内部组织致密，具有良好的机械性能。

总的来说，冷挤压工艺是一种重要的金属加工工艺，具有广泛的应用前景和市场需求。随着工艺技术的不断进步和创新，冷挤压工艺将更加高效、精密、环保，为各行各业提供更优质的产品和解决方案。希望本文对冷挤压工艺的流程和特点有所帮助，谢谢阅读！