袁孚勝 ，鐘海燕

（1.中國(guó)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(jī)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(guó)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(jī)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，銅及其合金加工制品的用量越來(lái)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(guó)外先進(jìn)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(guò)程中，常常會(huì)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(shí)探討了缺陷的產(chǎn)生原因及解決方法。

1 過(guò)熱與過(guò)燒

鑄錠加熱溫度或制品熱處理溫度超過(guò)合金中低熔點(diǎn)共晶溫度時(shí)，存在于晶內(nèi)或晶界處的低熔點(diǎn)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(guò)熱后表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、桔皮、晶粒粗大，塑性下降；過(guò)燒后表面粗糙，軋制時(shí)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(shí)間長(zhǎng)或局部長(zhǎng)時(shí)間處于高溫源處；②熱加工終了溫度過(guò)高或者在高溫區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；③在制品中夾入易燃物品造成爐內(nèi)局部溫度過(guò)高；④合金中存在低熔點(diǎn)組元，或低熔點(diǎn)夾雜較多。

1.2 解決措施

①選用高精度微機(jī)控溫，使控溫精度達(dá)到±2℃；②加強(qiáng)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(yán)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(jìn)合理的熱加工工藝規(guī)程，精心操作，避免過(guò)熱、過(guò)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(yán)重的稱為開裂。裂紋或開裂的形態(tài)各異。常見(jiàn)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(yán)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(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致過(guò)燒或加熱溫度低、時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致塑性不良或者加熱溫度不均勻；⑤板材壓下量過(guò)大，或應(yīng)變速率不合適；⑥管棒材擠壓速度過(guò)快，加工率過(guò)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(qiáng)銅及其合金材質(zhì)檢查，雜質(zhì)含量超標(biāo)和原始組織不合格不投產(chǎn)；②生產(chǎn)中嚴(yán)格校驗(yàn)控溫儀表，控溫精度必須達(dá)到±2℃；③針對(duì)不同的銅及其合金坯料，制定相應(yīng)的合理的加熱溫度，嚴(yán)格控制加熱爐的電壓、加熱時(shí)間2個(gè)參數(shù)，確保鑄錠均勻加熱；④制定適合不同牌號(hào)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(zhǎng)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(jìn)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(wú)夾渣、分層、折疊的一級(jí)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(yán)格進(jìn)行銅錠檢查，有嚴(yán)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(diǎn)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(wú)金屬光澤，呈點(diǎn)狀、片狀、長(zhǎng)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(rùn)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(jìn)入冷軋前確保面層氧化皮銑凈；③設(shè)計(jì)先進(jìn)的高級(jí)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(zhǎng)，剖開后內(nèi)壁呈光亮的金屬色澤，個(gè)別伴有氧化物或其它夾雜。鼓泡大多兩面對(duì)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(shí)，爐內(nèi)氣氛控制不當(dāng)，爐溫過(guò)高；③管棒材擠壓時(shí)鑄錠與擠壓筒、擠壓墊配合不良或者擠壓筒、穿孔針潤(rùn)滑過(guò)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?jǐn)D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(yán)格材料人庫(kù)檢查；③及時(shí)更換嚴(yán)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(jī)使其動(dòng)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(shí)更換；⑥防止?jié)櫥瑒┻^(guò)量，及時(shí)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(lái)。管棒材斷口檢查時(shí)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(guò)大；③鑄錠加熱不均勻，加熱溫度過(guò)高或過(guò)低；④管棒材擠壓筒或穿孔針潤(rùn)滑過(guò)量，穿孔針有裂紋或擠制品縮尾未切凈，經(jīng)進(jìn)一步拉伸、軋制形成分層。

6.2 解決措施

①嚴(yán)格控制熔煉爐和保溫爐溫度，并使溫度穩(wěn)定，避免熔體長(zhǎng)時(shí)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(yán)格材料人庫(kù)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(rùn)滑適中，穿孔針裂紋或擠制品縮尾確保切凈。

7 機(jī)械損傷

外力作用于制品表面或制品之間的錯(cuò)動(dòng)，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(jiàn)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(jiān)硬的金屬顆粒，在擠壓過(guò)程中金屬流經(jīng)工作帶時(shí)，這些偏析浮出物或堅(jiān)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(duì)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(shí)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(shí)對(duì)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(shí)，由于速度過(guò)快造成制品碰傷；⑤在擺床上人為拖動(dòng)制品造成擦傷；⑥在運(yùn)輸過(guò)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(qiáng)對(duì)鑄錠質(zhì)量的控制；②提高修模質(zhì)量，模具定期氮化并嚴(yán)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(dòng)或翻動(dòng)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(guò)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(shí)，酸液濃度過(guò)高，酸洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(hù)、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(rùn)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(dòng)紊亂；②鑄錠表面、次表面有缺陷，擠壓筒有潤(rùn)滑劑等污染物；③擠壓速度過(guò)快；④鑄錠溫度過(guò)高或溫度不均；⑤擠壓工具預(yù)熱溫度過(guò)低。

9.2 解決措施

①加強(qiáng)鑄錠進(jìn)庫(kù)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(cè)和維修擠壓設(shè)備，使擠壓機(jī)與工模具達(dá)標(biāo)，確保精度等級(jí)與同心度；③采用合理的擠壓速度與擠壓溫度；④生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)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(qiáng)化熱處理新工藝制造擠壓模具。

10 其它缺陷

板帶材常見(jiàn)缺陷還有燒粘、撕裂 壓折、壓漏等。常見(jiàn)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(jiàn)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(xì)絲或金屬刺。是由于剪切時(shí)刀刃不鋒利，剪刀潤(rùn)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(jiàn)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(jiàn)表面缺陷有起皮、起刺、過(guò)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(cè)[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(jiàn)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(shí)用手冊(cè)[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(bào)，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(guó)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(guó)壓鑄擠壓鑄造、半固態(tài)加工學(xué)術(shù)年會(huì)?？?，2007:146-147

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(duì)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(duì)原產(chǎn)于中國(guó)、韓國(guó)和泰國(guó)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(duì)原產(chǎn)于中國(guó)、韓國(guó)和泰國(guó)的鑄造鋁合金車輪或合金車輪進(jìn)行反傾銷立案調(diào)查。