连续挤压技术在铜加工中的应用探讨

荣恒 天津大无缝铜材有限公司

连续挤压技术优化了传统的材料加工和加工技术，将摩擦产生的能量转化为原料输送能量。连续挤压技术作为一种新的高效加工技术，与传统技术相比，具有加工工艺简单、原子间隙小和产品生产等优点连续挤压技术具有以下优点：多向压力可提高铜产品的可塑性，生产结构复杂或对产品壁面要求较高的铜零件，满足无污染无废铜零件的加工要求，实现以下各项的均匀紧密连接。

一、连续挤压技术的工作原理

连续挤压技术是斯普林菲尔德实验室提出的一项新的塑料加工技术，被认为是有色金属加工行业的一项技术革命。中国连续挤压技术的发展始于1980年代中后期，通过引进、吸收和消化不断完善。中国经过30多年的发展，已成为连续挤压技术设备生产和应用的大国，技术设备的应用覆盖铜、铝等诸多行业和领域。从仿真学的初步完善到自主知识产权的再创新，中国形成了自主知识产权连续覆盖的关键技术体系，达到了国际先进水平。其工作原理如图1。型腔位于拉伸轮的一侧，灰色材料在旋转拉伸轮的驱动下进入拉伸型腔。受轮槽摩擦力的影响，灰质温度升高，压力增大，然后从模具孔挤出以形成产品。产品大小和形状取决于干模具，只需更换模具即可生成不同的产品规格。

近年来，连续挤压技术在理论研究、技术创新和设备开发方面也取得了重大进展，包括金属连续变形力学理论研究、金属连续塑性变形过程的计算机数字模拟、三维挤压技术和优化的设备设计。

二、连续挤压技术在铜加工中的应用

（一）无氧铜带

无氧铜带用于生产高端产品部件，广泛用于电力、电子、计算机和其他行业，如光缆、计算机微散热器、柔性印刷电路板等。无氧铜带是一种特殊的高技术和性能材料。对化学性能、氧气含量、化学成分、机械性能、尺寸公差精度、板精度、表面粗糙度和边质量有严格要求。高氧含量和氧含量分布不均阻碍了无氧铜的生产。连续挤压法采用直径20 ～ 3φ0mm的无氧铜棒作为原料，通过连续挤压和膨胀变形对胶带进行损伤，然后通过冷轧、退火、表面处理等方式产生无氧铜带。这一过程的关键是通过扩大变形获得宽带，这是皮带生产中的一项创新。

（二）铜排和异型铜排

铜线是高电流铜导电材料，是电力领域的重要导电材料。广泛应用于化工焊接、金属精炼等大型电解设备。连续挤压技术用于生产铜棒，工艺主要为：拉动铜棒→连续压缩→拉伸精度→切割长度。该工艺具有操作工艺短、成本低、产品结构紧凑、机械性能好等优点。异形铜线是励磁电机、直流电机等的主要材料当使用连续挤压技术生成异形铜排时，正确设计模具至关重要，模具设计应充分考虑角度和纵横比。

（三）接触线

接触线是一条裸线，通过直接接触电弧炉将牵引变电站的电力输送到电气设备，是电气化铁路接触网的重要组成部分。随着中国铁路的发展走向速度和电气化。接触线的性能需求越来越大。铜和铜合金接触线材料从纯铜发展为铜银合金、铜锡合金、铜镁合金等。铜接触线和铜合金的主要生产方法有：串联向上→拉伸、串联轧制→拉伸、连续挤压。连续轧制-拉法是连续轧制，生产线生产φ20mm线粗，然后用拉机冷拉。该方法的优点是连续轧制被切割成热轧带线坯，完全去除成型状态下的织物，成为一种小的等轴测颗粒。但是，以这种方式制造的接触线含氧量较高，容易在晶格上形成易碎的铜氧化物，导致接触线的弯曲和疲劳强度较低。连续挤出产生的接触线具有良好的细晶组织、均匀的颗粒分布和良好的机械性能，指标明显高于标准。

（四）铜扁线

铜扁导线的电导率、延展性、抗拉强度和表面质量是变压器中使用的电磁线的重要材料，它们影响变压器的质量和性能。采用连续挤压技术生产的铜扁线具有优良的细晶结构，细晶分布均匀，表面质量高，应用该技术有助于节约退火过程，防止铜扁线性能受到炉内温度不均匀的影响，节约资源。

（五）无氧铜棒

无氧铜棒广泛应用于真空装置中。由于真空装置在制造过程中密封在氢中，氧含量受到严格控制，目前广泛使用的无氧铜棒生产工艺有：熔融→半熔→热挤压→萃取。生产无氧铜碗的连续挤压技术如下：串联向上→连续压缩→牵引；该技术生产的无氧铜杆具有能效高、总体性能好、设备投资少、组织生产灵活等优点。

三、结束语

综上所述，连续挤压技术因其能效而广泛用于铜和铝等有色金属的工业生产，并获得了良好的经济效益。在研究铜合金的连续挤压过程中，重点主要放在溶解的固体铜合金上，而加强铜合金的析出研究较少；有必要研究连续挤压强化铜合金的组织和性能及其后的加工工艺，这有助于开发和应用新的强化铜合金短工艺制备技术。