圓拉扁工藝生產(chǎn)黃銅拉鏈線(xiàn)傷模具及難鍍色的原因及預(yù)防措施

羅繼華，羅鑫宇，葉東皇，黃少星

（1.安徽鑫科新材料股份有限公司，安徽 蕪湖 241000；2.安徽科瑞咨詢(xún)服務(wù)有限公司，安徽 蕪湖 241000；3.安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241000）

黃銅拉鏈線(xiàn)是銅合金線(xiàn)材行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，很長(zhǎng)一段時(shí)間，一直采用傳統(tǒng)壓扁、退火、拉伸、再退火等多道次循環(huán)間斷工藝生產(chǎn)（下稱(chēng)傳統(tǒng)工藝），生產(chǎn)效率相對(duì)低下。隨著行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，一種集壓扁、連拉、在線(xiàn)退火集為一體的新工藝（下稱(chēng)圓拉扁工藝）出現(xiàn)，該工藝取消了單拉工序，減少一次氧化退火和酸洗，大幅提高了黃銅拉鏈線(xiàn)的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，是銅加工行業(yè)的一項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步。但采用該工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)產(chǎn)品發(fā)往市場(chǎng)后，客戶(hù)反饋該產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題較多，其中比較突出的問(wèn)題有兩個(gè)：一是“客戶(hù)鍍黑古銅色不均”；二是“模具壽命大幅降低”，嚴(yán)重制約該技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察及取樣分析，詳細(xì)論述圓拉扁工藝生產(chǎn)黃銅拉鏈線(xiàn)難鍍黑古銅色及傷模具的原因，以及相應(yīng)的控制與預(yù)防措施。

1 樣品分析

1.1 宏觀觀察

我們選取傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品、圓拉扁工藝生產(chǎn)產(chǎn)品分別在客戶(hù)處進(jìn)行電鍍及沖壓產(chǎn)品，具體情況如下：

1.1.1 鍍黑古銅色問(wèn)題

兩種工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)產(chǎn)品鍍黑古銅色對(duì)比試驗(yàn)，鍍色結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可看出：傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)產(chǎn)品鍍色均勻，鍍層厚而黑，圓拉扁工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)產(chǎn)品鍍層薄而發(fā)淺黃色，鍍色效果差，確實(shí)存在難鍍色的問(wèn)題。

圖1 兩種工藝生產(chǎn)產(chǎn)品鍍色結(jié)果

1.1.2 傷模具問(wèn)題

客戶(hù)用圓拉扁工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖制金屬拉鏈時(shí)，上沖模（拉鏈排咪模具由三部分組成，分別為成型模、刀模和上沖模，其中最容易損壞的是上沖模）的損壞情況見(jiàn)圖2。

圖2是完好的上沖模（圖左）與損壞的上沖模（圖右）對(duì)比。

圖2 完好的上沖模與損壞的上沖模?？趯?duì)比

采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖制金屬拉鏈時(shí)，上沖模壽命在10小時(shí)左右，而采用圓拉扁工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖制金屬拉鏈時(shí)，上沖模壽命僅6小時(shí)左右，甚至3～4小時(shí)。上沖模壽命的縮短，不僅會(huì)增加客戶(hù)的模具成本，影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)因頻繁更換模具而降低生產(chǎn)效率。

1.2 物理性能檢測(cè)

我們分別對(duì)傳統(tǒng)工藝和圓拉扁工藝生產(chǎn)的樣品（選取5#拉鏈線(xiàn)）進(jìn)行了物理性能的檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 兩種工藝生產(chǎn)拉鏈線(xiàn)樣品（5#）物理性能檢測(cè)結(jié)果

從檢測(cè)結(jié)果看，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度都比圓拉扁工藝生產(chǎn)產(chǎn)品性能值低。

1.3 金相組織檢測(cè)

200倍下拍攝的金相組織照片見(jiàn)圖3。金相檢測(cè)表明，傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品內(nèi)部晶粒粗大，而圓拉扁產(chǎn)品內(nèi)部晶粒細(xì)小。

圖3 兩種工藝生產(chǎn)產(chǎn)品內(nèi)部金相組織

2 問(wèn)題的分析

傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)很少出現(xiàn)難鍍色和傷模具問(wèn)題，而圓拉扁工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)普通存在難鍍色和傷模具問(wèn)題。其根源在于兩種工藝的留底退火方式不同，傳統(tǒng)工藝采用退火爐退火，這種退火工藝由于退火時(shí)間長(zhǎng)，材料內(nèi)部晶粒充分長(zhǎng)大；而圓拉扁工藝留底退火采用在線(xiàn)退火，退火時(shí)間極短，材料內(nèi)部晶粒沒(méi)有足夠的時(shí)間長(zhǎng)大。理論研究表明，材料內(nèi)部晶粒細(xì)小，容易出現(xiàn)鍍色不均和傷模具問(wèn)題。

材料內(nèi)部晶粒的大小決定于最后一道退火，我們通過(guò)多項(xiàng)試驗(yàn)表明，在不改變圓拉扁最后一道在線(xiàn)退火方式的前提下，無(wú)論怎樣調(diào)整圓拉扁在線(xiàn)退火工藝參數(shù)以及調(diào)整前道生產(chǎn)工藝，成品內(nèi)部的晶粒度很難明顯增大。由于晶粒度沒(méi)有明顯改變，單純物理性能的改變并不能從根本解決圓拉扁產(chǎn)品所存在的問(wèn)題。

3 圓拉扁留底罩式爐退火試驗(yàn)

為增大成品內(nèi)部晶粒度，我們進(jìn)行了圓拉扁留底罩式爐退火試驗(yàn)，試驗(yàn)工藝路線(xiàn)如下：（大拉連退）φ2.74—>(圓拉扁不用在線(xiàn)退火)1.15＊4.15—>壓扁機(jī)分裝—>罩式爐退火(470℃、2h/4h)—>(成品機(jī))0.88＊3.95。成品抗拉強(qiáng)度為477Mpa，成品內(nèi)部金相組織與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 本次試驗(yàn)產(chǎn)品內(nèi)部晶粒度與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品對(duì)比

從圖4、表2可見(jiàn)，本次試驗(yàn)產(chǎn)品內(nèi)部晶粒度與傳統(tǒng)工藝相近，成品性能也與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品基本保持一致。該批產(chǎn)品發(fā)往市場(chǎng)后傷模具和難鍍色的問(wèn)題均得到解決。

表2 圓拉扁工藝調(diào)整后生產(chǎn)拉鏈線(xiàn)樣品（5#）物理性能檢測(cè)結(jié)果

4 預(yù)防措施及結(jié)論

圓拉扁工藝生產(chǎn)黃銅拉鏈線(xiàn)傷模具的根源在于兩種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品內(nèi)部晶粒大小不同。傳統(tǒng)工藝留底退火采用退火爐退火，退火時(shí)間長(zhǎng)，再結(jié)晶晶粒粗大；而圓拉扁工藝留底退火采用在線(xiàn)電退方式，退火時(shí)間極短，再結(jié)晶晶粒細(xì)小。

（1）晶粒細(xì)小，晶體的強(qiáng)度和硬度高，塑性和韌性也高。材料太硬會(huì)對(duì)模具沖擊大而造成損傷。

（2）拉鏈線(xiàn)鍍色的難易程度，對(duì)同一材料來(lái)說(shuō)，內(nèi)部晶粒越大，表面越粗糙，越容易著色，圓拉扁工藝生產(chǎn)的拉鏈線(xiàn)其表面以及打成拉鏈時(shí)形成的橫截面更為光滑，因而相對(duì)較難著色。