淺析銅及其合金加工制品典型缺陷產(chǎn)生的原因及解決措施

袁孚勝 ，鐘海燕

（1.中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031；2.宜春職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，江西 宜春 335000）

淺析銅及其合金加工制品典型缺陷產(chǎn)生的原因及解決措施

袁孚勝1，鐘海燕2

（1.中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031；2.宜春職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，江西 宜春 335000）

分析了銅及其合金加工制品生產(chǎn)中的各種典型缺陷，探討了缺陷產(chǎn)生的原因及解決措施。

銅加工制品；缺陷；解決措施

0 前言

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，銅及其合金加工制品的用量越來越大，銅及其合金制品加工的技術(shù)水平有很大的提高，但同國外先進技術(shù)水平相比仍有很大的差距。因此，銅及其合金制品在生產(chǎn)過程中，常常會出現(xiàn)一些缺陷，而大部分是由于設(shè)備損壞、違反操作規(guī)程、操作人員技術(shù)不夠熟練或其它種種原因造成的。本文分析總結(jié)了銅及其合金制品生產(chǎn)中的缺陷，同時探討了缺陷的產(chǎn)生原因及解決方法。

1 過熱與過燒

鑄錠加熱溫度或制品熱處理溫度超過合金中低熔點共晶溫度時，存在于晶內(nèi)或晶界處的低熔點共晶物發(fā)生局部熔化和氧化，或即使共晶物未發(fā)生熔化但合金中晶粒已粗化，合金變脆的缺陷。

過熱后表面出現(xiàn)麻點、桔皮、晶粒粗大，塑性下降；過燒后表面粗糙，軋制時或擠制后出現(xiàn)晶界裂紋、板材側(cè)裂、棒材頭部開花、張口裂或裂成碎塊，開裂部位能看到粗大枝晶和熔化的痕跡，顯微組織中出現(xiàn)晶界加粗，熔化空洞或共晶球，熔化的液相網(wǎng)等[1]。

1.1 產(chǎn)生原因分析

①加熱溫度高，時間長或局部長時間處于高溫源處；②熱加工終了溫度過高或者在高溫區(qū)停留時間過長；③在制品中夾入易燃物品造成爐內(nèi)局部溫度過高；④合金中存在低熔點組元，或低熔點夾雜較多。

1.2 解決措施

①選用高精度微機控溫，使控溫精度達到±2℃；②加強加熱設(shè)備的維修與檢查，確保爐膛內(nèi)各部位溫度均勻一致；③嚴格檢查坯料，不得有油污等易燃物，保持坯料清潔；④制定先進合理的熱加工工藝規(guī)程，精心操作，避免過熱、過燒，從而確保制品組織性能和表面質(zhì)量。

2 裂紋或開裂

加工或退火后形成斷續(xù)或連續(xù)的不規(guī)則的分開裂縫，輕微的稱為裂紋，嚴重的稱為開裂。裂紋或開裂的形態(tài)各異。常見的有：表面開裂、側(cè)裂、張口裂、周期性橫裂等[2]。

2.1 產(chǎn)生原因分析

①鑄錠存在裂紋、夾雜、縮孔、冷隔等缺陷；②鑄錠存在有害雜質(zhì)或結(jié)晶組織、化學(xué)成分嚴重不均勻；③鑄錠中存在較大應(yīng)力或加工工藝不當(dāng)產(chǎn)生較大應(yīng)力；④加熱溫度過高、時間過長導(dǎo)致過燒或加熱溫度低、時間過短導(dǎo)致塑性不良或者加熱溫度不均勻；⑤板材壓下量過大，或應(yīng)變速率不合適；⑥管棒材擠壓速度過快，加工率過大；⑦熱處理工藝不當(dāng)，加工或熱處理處于材料的脆性溫度區(qū)。

2.2 解決措施

①加強銅及其合金材質(zhì)檢查，雜質(zhì)含量超標和原始組織不合格不投產(chǎn)；②生產(chǎn)中嚴格校驗控溫儀表，控溫精度必須達到±2℃；③針對不同的銅及其合金坯料，制定相應(yīng)的合理的加熱溫度，嚴格控制加熱爐的電壓、加熱時間2個參數(shù)，確保鑄錠均勻加熱；④制定適合不同牌號銅及其合金的變形量，使變形盡量均勻。

3 夾雜

夾雜是指制品表面和內(nèi)部出現(xiàn)與基體有明顯分界面、性能相差懸殊的金屬或非金屬物。夾雜一般呈顆粒狀、長條狀沿加工方向分布，有一定形態(tài)和顏色，界面明顯[2]。

3.1 產(chǎn)生原因分析

①鑄錠中未熔化完的金屬顆粒，形成大塊初晶或異金屬進入；②金屬化合物；硅酸鹽、覆蓋劑等非金屬化合物。

3.2 解決措施

①選用無夾渣、分層、折疊的一級優(yōu)質(zhì)銅錠，增加坯料彈性、塑性與韌性，降低各向異性；②嚴格進行銅錠檢查，有嚴重缺陷者不能用。

4 異物壓入

異物壓入是指金屬或非金屬壓入制品表面。金屬壓入物與基體有明顯分界面，輪廓清楚，有不同的金屬光澤，呈點狀、塊狀，剝落后形成凹坑；非金屬壓入物形態(tài)不一，顏色各異，多呈脆性，無金屬光澤，呈點狀、片狀、長條狀沿加工方向分布，不易剝離。

4.1 產(chǎn)生原因分析

①加熱形成的氧化皮、潤滑劑粘附在工模具和制品表面；②工模具的碎片及粘附物；裂邊的金屬屑、毛刺及飛邊；熱處理爐的爐屑、油污；乳液內(nèi)的雜物；軋道及導(dǎo)板上的異物。

4.2 解決措施

①班前班后清理干凈擠壓筒中與擠壓墊上的異物；②熱軋帶材，在進入冷軋前確保面層氧化皮銑凈；③設(shè)計先進的高級擠壓工模具，選用精煉鋼制造。

5 鼓泡

制品經(jīng)加工或退火后，表面出現(xiàn)沿加工方向分布的條狀或泡狀鼓起，剖開后為一空腔，這種鼓起稱為鼓泡。

鼓泡多呈條狀，表面光滑，沿加工方向拉長，剖開后內(nèi)壁呈光亮的金屬色澤，個別伴有氧化物或其它夾雜。鼓泡大多兩面對稱分布，在較薄的板帶材或薄壁管中比較明顯[3]。

5.1 產(chǎn)生原因分析

①鑄錠中存在氣孔、縮孔等缺陷；②坯料退火時，爐內(nèi)氣氛控制不當(dāng)，爐溫過高；③管棒材擠壓時鑄錠與擠壓筒、擠壓墊配合不良或者擠壓筒、穿孔針潤滑過量，擠壓筒清理不干凈，穿孔針有裂紋等。

5.2 解決措施

①保持擠壓筒內(nèi)清潔和襯套的光滑；②提高坯料質(zhì)量，采用優(yōu)質(zhì)銅錠，嚴格材料人庫檢查；③及時更換嚴重磨損的擠壓筒和擠壓墊，并保持清潔、光滑；④調(diào)整擠壓機使其動作均勻協(xié)調(diào)，制定合理的擠壓速度和擠壓變形量，確保排氣暢通； ⑤擠壓工具配合適當(dāng)，發(fā)現(xiàn)超差要及時更換；⑥防止?jié)櫥瑒┻^量，及時清除銅金屬氧化殼及腐蝕污物等。

6 分層原因分析及解決措施

在板帶材厚度方向或管棒材徑向上出現(xiàn)的、沿加工方向分布的縫隙稱為分層。

層與層之間接觸平整，面積較大，有些有氧化物或夾雜，常出現(xiàn)在薄帶材中或薄帶材經(jīng)焊接后表現(xiàn)出來。管棒材斷口檢查時出現(xiàn)斷口分層現(xiàn)象。

6.1 產(chǎn)生原因分析

①鑄錠中有氣孔、縮孔、縮松夾雜等缺陷，經(jīng)加工后形成分層；②板帶材熱軋道次壓下量分配不當(dāng)，壓下量過大；③鑄錠加熱不均勻，加熱溫度過高或過低；④管棒材擠壓筒或穿孔針潤滑過量，穿孔針有裂紋或擠制品縮尾未切凈，經(jīng)進一步拉伸、軋制形成分層。

6.2 解決措施

①嚴格控制熔煉爐和保溫爐溫度，并使溫度穩(wěn)定，避免熔體長時間保溫，以免結(jié)成粗大晶粒；②提高坯料質(zhì)量，采用優(yōu)質(zhì)銅錠，嚴格材料人庫檢查；③板帶材熱軋道次壓下量分配恰當(dāng)，壓下量適中；④管棒材擠壓筒或穿孔針潤滑適中，穿孔針裂紋或擠制品縮尾確保切凈。

7 機械損傷

外力作用于制品表面或制品之間的錯動，引起表面呈條狀、束狀、凹坑狀、尖銳溝槽狀及其它形狀的傷痕，常見的有：擦傷、劃傷、碰傷和壓傷[4]。

7.1 產(chǎn)生原因分析

①鑄錠表面附著有雜物或鑄錠成分偏析。鑄錠內(nèi)存在一定數(shù)量的堅硬的金屬顆粒，在擠壓過程中金屬流經(jīng)工作帶時，這些偏析浮出物或堅硬的金屬顆粒附著在工作帶表面或?qū)ぷ鲙г斐蓳p傷，最終對制品表面造成劃傷；②模具型腔或工作帶上有雜物，模具工作帶硬度較低，使工作帶表面在擠壓時受傷而劃傷制品；③出料軌道或擺床上有裸露的金屬或石墨條內(nèi)有較硬的夾雜物，當(dāng)其與制品接觸時對制品表面造成劃傷；④在叉料桿將制品從出料軌道上送到擺床上時，由于速度過快造成制品碰傷；⑤在擺床上人為拖動制品造成擦傷；⑥在運輸過程中制品之間相互摩擦或擠壓造成損傷。

7.2 解決措施

①加強對鑄錠質(zhì)量的控制；②提高修模質(zhì)量，模具定期氮化并嚴格執(zhí)行氮化工藝；③用軟質(zhì)毛氈將制品與輔具隔離，盡量減少制品與輔具的接觸損傷；④生產(chǎn)中要輕拿輕放，盡量避免隨意拖動或翻動制品；⑤在料框中合理擺放制品，盡量避免相互摩擦。

8 脫鋅

含鋅銅合金退火或酸洗后表面出現(xiàn)灰白或泛紅色斑現(xiàn)象稱為脫鋅[5]。

8.1 產(chǎn)生原因分析

①熱處理溫度過高，火焰直接噴到制品表面上，使表面鋅熔化、揮發(fā)或氧化；②酸洗時，酸液濃度過高，酸洗時間過長引起表面脫鋅；③在環(huán)境介質(zhì)作用下，發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)形成腐蝕脫鋅。

8.2 解決措施

① 改善腐蝕環(huán)境，如采用陰極保護、降低介質(zhì)浸蝕性、添加緩蝕劑等；②加入適量的合金元素如砷、硼、銻、磷、錫、鋁；還有稀土等。

9 擠制品縮尾

縮尾是擠制品尾部的一種特殊缺陷。在擠壓末期，由于金屬紊流，鑄錠表面的氧化皮，潤滑劑等污物往往流入其中，而導(dǎo)致金屬之間的分層[6]。

9.1 產(chǎn)生原因分析

① 擠壓尾部金屬流動紊亂；②鑄錠表面、次表面有缺陷，擠壓筒有潤滑劑等污染物；③擠壓速度過快；④鑄錠溫度過高或溫度不均；⑤擠壓工具預(yù)熱溫度過低。

9.2 解決措施

①加強鑄錠進庫和投產(chǎn)前的質(zhì)量檢查，不合格鑄錠不投產(chǎn)；②擠壓前應(yīng)首先全面檢測和維修擠壓設(shè)備，使擠壓機與工模具達標，確保精度等級與同心度；③采用合理的擠壓速度與擠壓溫度；④生產(chǎn)過程中嚴格執(zhí)行擠壓工藝規(guī)程；⑤選用電渣重熔優(yōu)質(zhì)模具鋼、表面強化熱處理新工藝制造擠壓模具。

10 其它缺陷

板帶材常見缺陷還有燒粘、撕裂 壓折、壓漏等。常見表面缺陷有輥印、起皺、起皮、起刺、氧化、麻面、綠銹、印痕、污斑等[7]。常見側(cè)邊缺陷有翹邊、飛邊、毛刺和剪刃壓痕。

其中毛刺是指在邊緣形成尖而薄的金屬細絲或金屬刺。是由于剪切時刀刃不鋒利，剪刀潤滑不良，剪刀間隙及重疊量調(diào)整不當(dāng)引起的。

管棒型材常見缺陷還有偏心、破肚、型材扭擰、撕裂、凸筋、表面環(huán)狀痕等，常見表面缺陷有起皮、起刺、過酸洗、酸洗不良、氧化、麻面、印痕、污斑。

[1] 田榮璋.銅合金及其加工手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007

[2] 張玉杰.淺析銅板帶材的表面質(zhì)量控制[J].有色金屬加工，34(5):27-30

[3] 魏軍偉，黃坤，高大偉，李永旺等.銅合金擠壓材常見缺陷分析及預(yù)防措施[J].35(3):40-42

[4] 鐘衛(wèi)佳.銅加工技術(shù)實用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2007

[5] 蔣明俊，郭小川，楊俊.黃銅脫鋅腐蝕的特征及防止措施[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報，2008，24(4):35-39

[6] 魏軍偉.銅合金擠壓材縮尾缺陷的控制辦法[J].模具制造技術(shù)，2008，8:70-71

[7] 黃國杰，謝水生，方奶云，程鎮(zhèn)康.KFC銅合金帶材表面粗糙缺陷的研究[C].2007年中國壓鑄擠壓鑄造、半固態(tài)加工學(xué)術(shù)年會?？?007:146-147

Cause and Countermeasures of Common Defects of Copper Alloys Processing Products

YUAN Fu-sheng1, ZHONG Hai-yan2
(1.China Nerin Engineering Co., Ltd., Nanchang 330031, China; 2. Electrical Engineering, Yichun Vocational Technical College, Yichun 335000, China)

Various common defects of copper alloys processing products were analyzed in the paper. The cause and solution of the defects were discussed.

copper processing products; defects; countermeasures

TG166.2，TG245

B

1005-4898(2014)01-0043-04

10.3969/j.issn.1005-4898.2014.01.10

印度延期對華鑄造鋁合金車輪或合金車輪反傾銷終裁

袁孚勝（1984-），男，漢族，江西南昌人，工程師。

2013-08-09

2013年12月18日，印度商工部發(fā)布公告稱，將對原產(chǎn)于中國、韓國和泰國的鑄造鋁合金車輪或合金車輪作出反傾銷終裁的最后期限延至2014年3月9日。

2012年12月10日，印度對原產(chǎn)于中國、韓國和泰國的鑄造鋁合金車輪或合金車輪進行反傾銷立案調(diào)查。