【文章內(nèi)容簡介】 運動方向相反。由于反省擠壓時鑄錠表面與擠壓筒內(nèi)襯之間無激烈摩擦，因而不消耗擠壓力。所以反向擠壓時可減低擠壓力30%—40%，制品尺寸精度高，力學(xué)性能均勻，擠壓速度高，成品率高。反向擠壓硬合金時，—，成品率可提高10%—20%。擠壓制品外接圓之間受模軸限制，一般比反向擠壓要小30%作用，鑄錠表面品質(zhì)要求嚴(yán)，設(shè)備一次投資費用比正向擠壓機(jī)高20%—30%，輔助時間長。因反向擠壓機(jī)具備以上許多優(yōu)點，所以它個別適應(yīng)于擠壓硬合金型、棒、管材以及要求尺寸精度高、組織細(xì)密無粗晶環(huán)的制品。3)Conform連續(xù)擠壓法，此種加工方法是英國原子能管理局于20世紀(jì)70年代初研制成功的鋁合計連續(xù)擠壓法。其特點是，利用送料輥和配料之間的接觸摩擦力而產(chǎn)生擠壓力并同時將坯料溫度提高到500℃左右。毛坯被送入送料輥后，通過毛坯與送料輥之間的摩擦作用使毛坯升溫并使毛坯沿著模槽方向前進(jìn)，然后進(jìn)入模具。此法的優(yōu)點為：可一次成形生產(chǎn)尺寸小、壁薄的型材、管材；成品率高，%；毛坯無需加熱；設(shè)備造價低；可以連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。缺點是：目前只適應(yīng)于尺寸小的和軟的合金生產(chǎn)，規(guī)格、品種受到限制。正向擠壓與反向擠壓有以下優(yōu)點：更換設(shè)備簡單、迅速；輔助時間少；制品表面品質(zhì)好；對鑄錠表面品質(zhì)沒有嚴(yán)格要求；設(shè)備簡單，投資費用少；制品外接圓直徑大。正向擠壓的缺點，因鑄錠表面和擠壓內(nèi)襯發(fā)生激烈摩擦，消耗總擠壓力高達(dá)30%—40%；因摩擦作用機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能，使鑄錠升溫，因而影響制品頭尾溫度不一致（頭端低，尾部高）致使尺寸不均勻，精度下降；因摩擦作用，鑄錠表層金屬發(fā)生激烈的剪切變形，這層金屬流入制品表層，熱處理后形成粗大晶粒層——粗晶環(huán)，粗晶環(huán)區(qū)力學(xué)性能差；因摩擦作用，使金屬流動不均勻，中心流速較邊部快，為避免擠壓表面裂紋必須降低擠壓速度，擠壓殘料厚。由于正向擠壓具有上述許多優(yōu)點，因而目前絕大多數(shù)銅合金棒材都是采用正向擠壓法生產(chǎn)的。3．拉拔方法的分類：毫無疑問，本設(shè)計生產(chǎn)的是棒材，所以要選擇實心材拉拔。綜合考慮以上幾點，根據(jù)實際情況，由于設(shè)備簡單、迅速；輔助時間少；制品表面品質(zhì)好；對鑄錠表面品質(zhì)沒有嚴(yán)格要求；設(shè)備簡單，投資費用少。本設(shè)計選擇正向擠壓拉拔法對銅合金幫材進(jìn)行擠壓拉拔生產(chǎn)。所謂生產(chǎn)工藝流程就是把產(chǎn)品的生產(chǎn)工序按次序排列起來。確定車間生產(chǎn)工藝流程是工藝設(shè)計中的一項重要工作，它直接關(guān)系到整個設(shè)計能否滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。合理的生產(chǎn)工藝流程應(yīng)該是在保證完成設(shè)計任務(wù)書中的規(guī)定產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，具有最低的消耗最少的設(shè)備最小的車間面積最低的生產(chǎn)成本，并且有利于產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高和將來的發(fā)展，具有最好的經(jīng)濟(jì)效果和較好的勞動條件。那么制訂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程的主要依據(jù)有以下幾點：⑴根據(jù)生產(chǎn)方案的要求由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大的差別。因此，生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)。⑵根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的要求為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求，就要有相應(yīng)的工序給以保證。因此，滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求是生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。⑶根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝過程也越復(fù)雜。因此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝過程的出發(fā)點。 所選產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程制定如下：1） Φ40mm鉛黃銅大圓棒的生產(chǎn)工藝流程：鑄錠→擠壓→鋸切→軋頭→酸洗→拉伸→成品拉伸→矯直、拋光→定尺→光亮退火→檢查→包裝→入庫。2） Φ21mm鉛黃銅棒的生產(chǎn)工藝流程：鑄錠→擠壓→鋸切→軋頭→酸洗→拉伸→成品拉伸→矯直、拋光→定尺→光亮退火→檢查→包裝→入庫。3） Φ13mm鉛黃銅棒的生產(chǎn)工藝流程：鑄錠→擠壓→鋸切→軋頭→酸洗→拉伸→拉伸→中間退火→酸洗→成品拉伸→矯直、拋光→定尺→光亮退火→檢查→包裝→入庫。4） 1520mm鉛黃銅棒的生產(chǎn)工藝流程：鑄錠→擠壓→鋸切→軋頭→酸洗→拉伸→成品拉伸→矯直、拋光→定尺→光亮退火→檢查→包裝→入庫。5） Φ13mm鉛黃銅棒的生產(chǎn)工藝流程：鑄錠→擠壓→鋸切→軋頭→酸洗→拉伸→拉伸→中間退火→酸洗→拉伸→成品拉伸→矯直、拋光→定尺→光亮退火→檢查→包裝→入庫。⑴加熱：加熱對象主要包括去鑄錠、模具和擠壓筒，三者加熱溫度的確定非常重要。此“三溫”之間互相聯(lián)系、互相影響，它們之間共同作用，建立起一個適宜的擠壓溫度場。在此溫度場下，鑄錠應(yīng)具有較好的塑性，易成型，擠壓時需要較小的擠壓力。根據(jù)合金相圖、塑性圖及再結(jié)晶圖即所謂的“三圖”定溫原則確定棒錠加熱溫度。加熱溫度選擇可以根據(jù)廠家實際數(shù)據(jù)。本設(shè)計鋸錠加熱溫度是根據(jù)廠家實際數(shù)據(jù)來確定的。加熱溫度可在擠壓溫度基礎(chǔ)上加10℃來控制，由于鋸錠加熱質(zhì)量的好壞直接影響到擠制過程的順利程度，故在加熱時須嚴(yán)格監(jiān)控爐內(nèi)溫度，及時調(diào)整加熱速度，以確保鋸錠出爐溫度在上述溫度范圍內(nèi)。 表25 各產(chǎn)品鑄錠規(guī)格合金牌號C3771C3604Hpb583C37700Hpb591鑄錠規(guī)格（mm）Φ140500Φ140500Φ140500Φ140500Φ140500變換合金牌號遵循的兩條原則：1）低溫合金—高溫合金；2）電阻系數(shù)小的合金—電阻系數(shù)大的合金。⑵擠壓： 完整的擠壓過程可分為以下三階段：表26 各產(chǎn)品擠壓加熱溫度合金牌號C3771C3604Hpb583C37700Hpb591擠壓溫度(℃)600630630670610640620650650680鑄錠加熱溫度(℃)610640640680620650630660660690模具加熱溫度(℃)300350300350300350300350300350擠壓筒熱溫度(℃)3504003504003504003504003504001） 開始擠壓階段（填充階段）開始擠壓階段 在擠壓生產(chǎn)中為了便于把錠還放入擠壓筒內(nèi)，一船根據(jù)擠壓筒內(nèi)徑的大小不同，其直徑應(yīng)比筒內(nèi)徑小2—15毫米，以便錠坯在加熱后直徑脹大仍能順利地被送入擠壓筒中。由于錠還直徑小于擠壓筒的內(nèi)徑，放入后二者間存在著間隙。根據(jù)最小阻力定律，金屬在擠壓軸壓力的作用下首先向此間隙處流動，充滿擠壓筒，與此同時也有一部分金屬進(jìn)入?？?。2） 正常擠壓階段金屬流動：中心＞邊部這是產(chǎn)生附加應(yīng)力的原因 變形：邊部＞中心，后端＞前端，這說明造成制品組織性能不均勻的原因3） 終了擠壓階段擠壓終了階段（紊流擠壓階段）是指在筒內(nèi)的錠長減小到接近變形區(qū)壓縮錐高度時金屬流動的階段。其特點是金屬由周邊向中心發(fā)生劇烈的橫向流動，外層金屬沿擠壓墊片從周 邊向中心做回轉(zhuǎn)交錯的紊流，從而形成擠壓縮尾。在擠壓過程中重點控制的工藝項目包括：1）擠壓溫度和擠壓速度的穩(wěn)定性。2）脫皮厚度及其均勻性。3）一定的壓余量。4）擠壓力變化（擠壓力是一個綜合性指標(biāo)，它受鋸錠加熱溫度及其均勻性、擠壓速度、擠壓規(guī)格、模具質(zhì)量等諸多因素的影響。5）擠壓筒內(nèi)徑與擠壓墊、清理墊的配合及加熱情況。擠壓溫度是重要的工藝參數(shù)。擠壓溫度的控制即上面表16所列的“三溫”控制。擠壓速度對擠壓機(jī)的生產(chǎn)效率影響很大，擠壓速度可以用以下兩種方法表示： 擠壓速度υ——表示擠壓軸的行程速度流出速度V——表示金屬從?？琢鞒龅乃俣? 在正向不潤滑的擠壓條件下，選擇擠壓速度的原則是：在制品尺寸合格、不產(chǎn)生擠壓裂紋和設(shè)備能力許可條件下，盡量采用高速擠壓。表27 各產(chǎn)品擠壓參數(shù)合金牌號C3771C3604Hpb583C37700Hpb591擠壓速度（mm/s）8151020152515251525單邊脫皮（mm）壓余（mm）2525252525⑶鋸切：因冷床長度有限，為保證擠出棒坯能夠在冷床順利冷卻，在棒坯擠出時將其剪切分成若干段，并依次整齊排放冷床上。因受客戶定尺長度和直拉設(shè)備的影響，應(yīng)在擠制棒坯冷卻和檢驗后把棒坯鋸切成段，再逐一軋頭進(jìn)行直拉生產(chǎn)。⑷軋頭： 軋頭是為了坯料順利地進(jìn)入拉伸機(jī)拉伸，大棒一般都是加熱后在400公斤空氣錘下軋頭或者直接軋頭，小棒一般在碾頭機(jī)上直接碾頭。⑸推進(jìn)式退火爐中間退火：推進(jìn)式退火爐進(jìn)行中間退火(即軟化退火)時，坯料在爐內(nèi)的退火過程大致可分為以下三個階段(如圖1所示)。爐冷后出爐空冷到室溫。A階段：升溫階段，指從坯料進(jìn)爐至爐溫達(dá)到工藝規(guī)定溫度的過程。（圖中所示△t1即為升溫時間）。原則上退火的升溫過程(即升溫速度)越快越好。B階段：保溫階段，指坯料在工藝規(guī)定溫度恒溫規(guī)定時間的過程。（圖中所示T1為保溫溫度，△t2即為保溫時間）。原則上保溫溫度越穩(wěn)定越好。C階段：冷卻階段，指坯料從怛溫溫度降至室溫的過程。（共分為爐冷和空冷，其中爐冷又可分為風(fēng)冷和水冷兩個階段，圖中所示△為冷卻時間）。原則上降溫速度越慢越好。 溫度T1 A B C 時間 圖11 鐘罩爐退火示意圖本設(shè)計產(chǎn)品的退火溫度為330350℃，退火保溫時間為8 小時。⑹臥式直條銅棒時效退火爐成品退火：低溫退火的實質(zhì)是去應(yīng)力退火，其目的是將直棒產(chǎn)品加熱至某一較低溫度下進(jìn)行保溫，以充分消除其加工殘余應(yīng)力而不改變材料性能。直棒產(chǎn)品的低溫退火是在隧道式電爐中進(jìn)行的,其工藝過程大致分為以下三個階段(如圖11所示)：A階段：直棒產(chǎn)品進(jìn)爐后,逐漸加熱達(dá)到保溫溫度的升溫階段。B階段：直棒產(chǎn)品在規(guī)定溫度和時間內(nèi)保溫的階段。C階段：直棒產(chǎn)品爐冷規(guī)定時間后再空冷至室溫。見下表：表28 退火參數(shù)`C3771C3604Hpb583C37700Hpb591退火溫度（℃）340340340340340退火保溫時間（h）88888爐冷時間（h）22222⑺拉拔：拉拔與其它壓力加工方法比較有以下一些優(yōu)、缺點：1） 拉拔制品的尺寸精確，表面光潔。2） 拉拔生產(chǎn)的工具與設(shè)備簡單，維護(hù)方便，在一臺設(shè)備上可以生產(chǎn)多種品種與規(guī)格的制品。3） 拉拔道次變形量和兩次退火間的總變形量受到拉拔應(yīng)力的限制。一般道次加工率在20%60%，過大的道次加工率將導(dǎo)致拉拔制品的尺寸，形狀不合格，甚至頻繁地被拉斷，過小的道次加工率會使拉拔道次、退火和酸洗等工序增多，成品率和生產(chǎn)率降低。4） 最適合與連續(xù)高速生產(chǎn)斷面非常小的長制品。⑻酸洗：酸洗目的：清除掉擠壓毛坯或退火坯料的表面氧化皮等缺陷，確保產(chǎn)品在拉伸前具有一定表面光潔度，以便后續(xù)生產(chǎn)或保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。配用酸的選購：用于配比的酸液限于濃度均為98％以上的工業(yè)濃硫酸（H2SO4）和工業(yè)濃硝酸（HNO3）。酸洗方法：產(chǎn)品的酸洗方法可分為淡酸酸洗法和濃酸酸洗法兩種基本類型。1）淡酸酸洗法（即普通酸洗法）：主要通過淡酸液來清除掉坯料表面氧化皮等缺陷。淡酸酸洗法包括淡酸洗、水洗、皂洗三個基本過程。一般應(yīng)相應(yīng)準(zhǔn)備好以下34個酸洗池：淡酸池1個、水洗池12個、皂洗池1個（）。淡酸酸洗法一般適用于下述情況下的產(chǎn)品酸洗：拉伸或刨皮后的過道坯（一般指退火坯）；后續(xù)工序中需用普通校直機(jī)進(jìn)行校直的拉伸或刨皮后的成品前退火坯。溶液配比：淡酸池：。在配制或添加酸時的配比(容積比)應(yīng)為：硫酸H2SO4∶硝酸HNO3＝3∶1，以確保配制好的淡酸液正常容積組成為：硫酸8－12％，硝酸3－5％，余量為水。水洗池：水洗的目的是為了清除掉坯料表面殘余的酸液和灰塵雜物。（酸洗時應(yīng)用清水灌滿水洗池，并不停地更清水換，以確保其干凈無雜物）。皂洗池（中和池）：皂洗的目的是為了充分中和掉坯料表面殘余的酸液，并在坯料表面形成一層潤滑薄膜以保護(hù)坯料的表面酸洗顏色。配制時每池須添加工業(yè)肥皂30條（）。2）濃酸酸洗法（即光亮酸洗法）：主要通過濃酸液來清除掉坯料表面氧化皮等缺陷。濃酸酸洗法包括淡酸洗、濃酸洗、水洗和皂洗四個基本過程。一般應(yīng)相應(yīng)準(zhǔn)備好以下45個酸洗池：濃酸池1個、淡酸池1個、水洗池12個、皂洗池1個（）。濃酸酸洗法一般適用于下述情況下的產(chǎn)品酸洗：各種線材產(chǎn)品的成品坯（一般指退火坯）；溶液配比：淡酸池、水洗池和皂洗池：其要求同上面完全一致。濃酸池：。在配制或添加酸時的配比(容積比)應(yīng)為：硫酸H2SO4∶硝酸HNO3＝3∶1，注意嚴(yán)禁在其中添加水。酸洗時應(yīng)按規(guī)定及時對酸液、皂液進(jìn)行添加、更換或重新配制。本設(shè)計中需酸洗的產(chǎn)品都是采用淡酸酸洗法。（9）矯直：本設(shè)計中產(chǎn)品矯直用兩輥矯直機(jī)來完成的。（10）成品檢驗與包裝：成品檢驗與包裝是銅合金棒材生產(chǎn)過程中不可缺少的最后兩道工序。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性，以及進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，防止低劣產(chǎn)品發(fā)給用戶或流入市場，造成損失。所以，成品出廠前必須按規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全面的檢查驗收，對合格產(chǎn)品還要按規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包裝后方準(zhǔn)出廠。11）成品檢驗：成品檢驗是由供方的技術(shù)監(jiān)督部門，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品的尺寸、外形、組織和性能等，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗規(guī)則與試驗方法，進(jìn)行全面的檢查驗收，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品尺寸和表面質(zhì)量檢驗：銅合金棒材產(chǎn)品都要進(jìn)行尺寸測量，即對其直徑或者邊長、長度、公差、不直度等等進(jìn)行逐個或抽樣檢查，測量的范圍應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。組織與性能檢驗：產(chǎn)品性能包括力學(xué)性能、工藝性能及物理性能等。力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及延伸率；工藝性能如冷沖壓時的延展性能（杯突值），深沖變形后的表面粗糙度和各向異性（制耳）；物理性能如儀表用材的抗磁性等。內(nèi)部組織檢驗：應(yīng)取試樣在金相顯微鏡下檢查其內(nèi)部組織。有些產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，還要進(jìn)行晶粒尺寸、第二相分布的檢驗，以及內(nèi)部缺陷的超聲波探傷檢