擠制純銅管外在質(zhì)量分析

董艷霞，于丙宏，張 健

（沈陽有色金屬加工有限公司，遼寧 沈陽 110209）

近年來隨著我國智能化工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)管材的品質(zhì)要求越來越高，如電子行業(yè)用一款高純銅無縫管靶∮167mm（外徑）＊∮125mm（內(nèi)徑）＊2900mm（長度）材料，其直度、圓度、同心度、尺寸精度均有較高要求，以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)靶材濺射的需要，因此必須研究管子的制作工藝，提高管材質(zhì)量，以適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要，同時(shí)降低制作成本，保證企業(yè)持續(xù)發(fā)展[1]。

在臥室正向擠壓機(jī)上擠壓純銅管，是無縫銅管一種常用的制作方法，這種方法制作的管材通常情況下質(zhì)量優(yōu)良，但有時(shí)也存在一些問題，問題有內(nèi)在的、也有外在的，外在質(zhì)量問題主要有：管子的表面起皮、夾灰以及管子的尺寸精度、同心度、不圓度、直度等方面，這些問題超過一定限度對(duì)高品質(zhì)銅管來說是不可接受的，無法作為前述旋轉(zhuǎn)靶材使用，需要在擠壓過程中嚴(yán)加防范避免產(chǎn)生，有些問題還要通過一些輔助手段來解決。

1 擠壓管材質(zhì)量現(xiàn)狀分析

擠壓純銅管產(chǎn)品外在質(zhì)量，在不同企業(yè)中表現(xiàn)可能略有不同，表1是某企業(yè)2018年擠制生產(chǎn)的純銅管外在質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表1 某企業(yè)2018年度擠壓的純銅圓形齊尺管材外在質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

從表1看出，管材壁厚偏差、夾灰起皮、磕劃傷是管材外在質(zhì)量的主要問題。

那么這些問題是如何發(fā)生的呢？首先從管材制作過程看，流程：鑄錠-加熱-擠壓-吊裝-校直-檢查，鑄錠質(zhì)量優(yōu)劣、加熱環(huán)節(jié)影響、操作擠壓過程都能對(duì)質(zhì)量造成影響；其次擠壓系統(tǒng)精度、模具質(zhì)量及精度也對(duì)質(zhì)量造成影響，最后擠壓結(jié)束管子經(jīng)過路徑以及吊裝過程也對(duì)其外表質(zhì)量造成影響。原因分析如下：

（1）管材壁厚偏差反應(yīng)管子偏心程度，壁厚偏差越大管子的偏心越嚴(yán)重，偏心是管材制作的普遍問題，它是管子使用者最關(guān)切的問題，如前所述的旋轉(zhuǎn)靶材，偏心導(dǎo)致不正常旋轉(zhuǎn)，不能實(shí)現(xiàn)噴濺的均勻性[2]。

擠壓管材偏心是在過程中產(chǎn)生的，主要就是管子成型時(shí)穿孔針不在模孔中心位置造成的。以隨動(dòng)穿孔針擠壓為例，如圖1所示，擠壓時(shí)，鑄錠在擠壓筒中被擠壓軸推動(dòng)前行充滿擠壓筒，然后穿孔針從鑄錠中心穿過并穿過?？祝@時(shí)擠壓軸繼續(xù)推動(dòng)鑄錠前行從?？字辛鞒鲂纬晒懿?，理論上擠壓筒、擠壓模、擠壓軸、穿孔針的中心線必須在同一直線上，否則就會(huì)出現(xiàn)穿孔針偏離?？字行脑斐晒懿膬?nèi)外徑不同心即偏心問題。

（2）夾灰起皮也是管材缺陷的又一常見問題，嚴(yán)重影響管材美觀性及使用性，如濺射靶材表面缺陷會(huì)影響噴濺薄膜質(zhì)量。

圖1 臥式正向擠壓機(jī)擠壓管材示意圖

從擠壓流程看，夾灰起皮根源與鑄錠表面、擠壓工藝衛(wèi)生有關(guān)。擠壓時(shí)，鑄錠中心部分金屬首先流動(dòng)，對(duì)于合格鑄錠，擠壓后一般管材前部較少出現(xiàn)起皮夾灰現(xiàn)象；隨著擠壓過程進(jìn)行，鑄錠外層金屬逐漸流到模孔被擠出，中后部可能會(huì)出現(xiàn)起皮夾灰現(xiàn)象，因?yàn)殍T錠本身表面存在氧化皮，經(jīng)過加熱后表面繼續(xù)氧化，擠壓時(shí)表面氧化皮流到管材表面會(huì)引起起皮夾灰，再有擠壓筒中若殘留金屬氧化皮、油污等，擠壓時(shí)沾到鑄錠表面，也會(huì)帶入管材表面形成起皮夾灰現(xiàn)象。

（3）磕劃傷現(xiàn)象，同樣影響管材美觀，又影響管材使用，在擠壓中和擠壓后均可造成這種問題。擠壓時(shí)，擠壓模、穿孔針表面不光滑，或擠壓過程中損壞，即可造成管材內(nèi)外表面劃傷現(xiàn)象；管材擠出后，在平臺(tái)上移動(dòng)，平臺(tái)粗糙也會(huì)劃傷表面，調(diào)運(yùn)中吊帶尖硬也會(huì)磕傷表面，大規(guī)格管材因自重大，在運(yùn)輸中顛簸觸碰尖銳硬物也會(huì)造成磕傷。

（4）其它直度、尺寸問題，一般較少。擠壓時(shí)模具選擇正確，考慮熱脹冷縮量，尺寸一般可以保證；但若模具變形損壞可造成尺寸超差。管材擠出后直度一般情況是無法滿足用戶需要的，必須經(jīng)過輔助設(shè)備校直，才可以保證直度需求，但擠出時(shí)管子若頂撞物品出現(xiàn)曲率較小彎曲，校直后可能仍無法滿足直度要求現(xiàn)象。

2 改善擠制純銅管外在質(zhì)量措施

（1）加強(qiáng)擠壓機(jī)維護(hù)，保證擠壓機(jī)精度；加強(qiáng)模具制作質(zhì)量，保證尺寸精度、光潔度，同時(shí)模座、模子安裝應(yīng)配合緊密，不能在施加外力擠壓時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)而傾斜造成與擠壓筒、擠壓軸、穿孔針不同心情況，減少管子偏心現(xiàn)象。

（2）擠壓模采用平模，目的使鑄錠表面一些缺陷留在死區(qū)，防止進(jìn)入管材中；采用脫皮擠壓，脫皮厚度1-3mm左右，目的脫去鑄錠表面氧化皮等缺陷，避免氧化皮帶入管子表面；擠壓時(shí)經(jīng)常清理擠壓筒，避免擠壓筒中污物流入管子表面；擠壓末端留有足夠壓余，一般厚度25mm～50mm，防止擠壓后期死區(qū)金屬流入管材中。

（3）管材擠出后途經(jīng)的平臺(tái)打磨光滑，不應(yīng)有棱角，避免劃傷管材表面；采用軟吊具吊裝管材并輕拿輕放，防止吊具擦傷、碰傷管材表面；管子一定包裝好發(fā)貨，避免運(yùn)輸途中磕傷表面。

（4）管材擠出后，采用多輥矯直機(jī)并進(jìn)行多遍校直，一般校直3～5遍，以保證直度需求。

表2 2019年某企業(yè)生產(chǎn)的純銅圓形齊尺管材外在質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

從表2看出，雖然偏心、夾灰起皮、磕劃傷依然是管材外在質(zhì)量的主要問題，但對(duì)比表1看，偏心、夾灰起皮、磕劃傷、直度、尺寸問題均有不同程度下降，總廢品率由原來的4.5%下降到2.2%，說明措施是有效的。

3 結(jié)語

（1）管材偏心可通過加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)、保證工具質(zhì)量、精心操作而減少發(fā)生，但管材擠壓是動(dòng)態(tài)的、常態(tài)化的，調(diào)整管材偏心應(yīng)納入生產(chǎn)常態(tài)化管理。

（2）采用平模、脫皮、后期留有適當(dāng)壓余擠壓，同時(shí)加強(qiáng)工藝衛(wèi)生管理，表面起皮夾灰現(xiàn)象降低。

（3）管材途經(jīng)之處應(yīng)打磨光滑，注意輕拿輕放，采用軟吊具，出廠前做好包裝，磕劃傷現(xiàn)象可減少。