连续挤压产品的质量控制

连续挤压产品的质量控制
摘要：连续挤压是一种新型高效的压力加工技术，其原理是将传统压力加工中
做无用功的摩擦力转化为变形的驱动力，和金属塑性变形热一并成为坯料升温的
发热源，是一种高效的加工技术，是有色金属加工技术的一次革命。

本文分析了
连续挤压工艺特点，系统总结了连续挤压产品的质量控制要点。

关键词：连续挤压；产品；金属；质量控制
1前言
连续挤压是一种新型高效的压力加工技术，其原理是将传统压力加工中做无
用功的摩擦力转化为变形的驱动力，和金属塑性变形热一并成为坯料升温的发热源，是一种高效的加工技术，是有色金属加工技术的一次革命。

连续挤压技术具
有短流程、低成本、品质优、高效节能以及可实现连续自动化等特点，在铜加工
诸多领域得到了快速发展和广泛应用。

2连续挤压机的工作原理
工作部分由挤压轮、压实轮、腔体、导板构成：在挤压轮圆周上有一环形沟槽，上牵引的圆盘铜杆料可由此沟槽喂入。

当挤压轮与装有导板、腔体的靴座合
拢后，由压紧缸压紧，进料导板及腔体的工作弧面与挤压轮的圆周相吻合并保持
合理的工作间隙。

腔体中装有连续挤压模具，工作中挤压轮在主电机的驱动下旋转。

在环形沟槽中的料杆经压实轮的压实后，在摩擦力的作用下被连续咬入，连
续送入挤压腔内，坯料在腔体鼻子前面沿圆周运动，旋转1至4周，在腔体的鼻
子前，沟槽中的坯料运功受阻，在摩擦力的作用下，料杆的温度与压力不断升高，达到塑性流动状态，被挤入挤压模腔，进而通过模腔内的模具孔挤出，形成产品。

产品的截面形状及尺寸公差决定于模具内腔截面形状，只需更换模具就可转换产品。

3连续挤压产品质量控制
3.1原材料
连续挤压通常采用连铸连轧或水平引铸法生产的铝盘条，对原材料的冶金质
量控制应从下列几方面来考虑。

（1）铝杆含氢量
溶入铝液中的气体绝大部分是氢，氢占铝液中气体成分的85%以上，故铝中
的含气量可近似为含氢量。

若不能将铝液的含氢量控制在一定的范围内，铸造过
程中氢就会析出并以气泡形式存在于铝盘条内。

挤压过程中，这些气泡随铝盘条
进入密闭的弧形挤压室到达模腔，模腔内压力很高，气泡体积压缩得很小“嵌”在
挤压产品之中，一旦出模，产品外部压力为大气压，因此处于高压状态下的小气
泡就突然“爆炸”，产品表面产生凸起状的气泡：若产品为薄壁管，就形成气孔。

（2）氧化夹杂物
铝杆中最常见的冶金缺陷是夹渣，其产生的原因较简单，一部分来源于炉料，而大部分在熔炼过程中形成，夹渣中主要是氧化夹杂物，如式（1）指出铝液与
水汽的反应生成Al2O3.在熔炼过程中搅拌、扒渣等操作，不可避免地将氧化膜破
碎成薄片块进入溶体。

这类夹杂物又硬又脆，挤压进产品后，有的脱落，有的被
压碎，在产品表面形成灰色短线状痕迹，严重的造成产品局部开裂。

（3）表面裂纹、折迭、严重油污等缺陷
在连续挤压前，铝杆要经过清洗液清洗与清水漂洗及吹干，但铸轧过程中铝
杆表面的裂纹、折迭乃至空洞中，可能残存清洗液或水，进入高温变形区，这些
液体变成气体，使连续挤压产品表面生成一长串的气泡或出现一个较大的气孔。

铝杆裂纹、折迭等缺陷可能由于其铁硅比不合适或轧制工艺参数不当所致。

3.2清洗与吹干
（1）清洗液的浓度、温度
铝杆在生产、运输、储存过程中不可避免地要受到油迹、灰土的污染，铝杆
的清洗质量是决定连续挤压产品质量的关键之一。

目前生产上常用的清洗液主要成分是NaOH，研究表明，当NaOH水溶液的
pH值为10.8～11.3时与铝的反应速度快：至于温度，从49℃起，每提高11℃，
反应速度提高一倍。

对于在线清洗，尤其要注意清洗液的浓度和温度，确保在连
续送料的短时间内将铝杆清洗干净。

清洗的质量问题主要是残碱带入模腔。

由于清洗液浓度过高、温度过高或铝
杆在清洗槽中停留时间过长，铝杆过腐蚀，严重时铝杆表面有白色“碱斑”。

残碱
进入模腔后成粉末状，与铝料不能结合，使连续挤压产品出模后大片“起皮”，有
时碱末被推到焊缝处造成中空产品开焊。

实践证明，用行星式轮刷装置结合高压涡流清洗装置，使铝杆的在线清洗效
果很好，对提高连续挤压产品质量起到了重要的保证作用。

（2）压缩空气的净化
铝杆经在线清洗漂洗后必须干燥。

若吹干器调整不当，将水份带入模腔高温
汽化，水汽被剧烈压缩“嵌”入产品，出模后突然“爆炸”成一串串气泡。

一般空压机产生的压缩气体含油量达65～220mg/m3.管路系统中安装的分水
滤气器，采用旋风分水器及粉末冶金烧结的多孔性过滤杯（微孔尺寸为50μm），仅能滤去微细污垢及水滴，对油雾滤除无能为力。

因此应在吹干器前加装空气过
滤器，有效滤除压缩空气中的油气溶胶微粒，使含油量降至1mg/m3.这样清洗干
净的铝杆才不会受到压缩空气中油与水的二次污染，确保连续挤压产品的质量。

3.3挤压
（1）挤压温度
挤压温度是影响连续挤压产品性能的关键工艺参数之一。

不同牌号的铝及铝
合金有各自适宜的挤压温度。

由于连续挤压时送入的铝杆不加热，有时环境温度
较低或刚开机不久，挤压温度过低，中空产品会产生焊合不好的缺陷。

这种缺陷
从外表上看不出，将产品弯扭则从焊缝处裂开。

（2）挤压时的金属夹杂
当工装件尺寸超差或主机调整不当，造成挤压轮和腔体表面直接接触摩擦时，产生金属碎屑。

这些金属碎屑和铝料一起进入腔体内，并从模具缝隙中挤出。

若
金属碎屑较大卡在模具缝隙之中，则挤出的中空产品出现长条裂口，这就是常说
的“堵模”，若金属碎屑较小，能通过模具工作带，但受到阻碍而发生滑动或滚动。

致使挤出产品表面出现短线划伤或三角形划伤。

这样的划伤内有硬性夹杂物，可
用尖锐的工具挖出，用磁铁可以吸起。

经化学分析可证明其中存在铬、钼、钒元素，系挤压轮或腔体材料的成分，要清除金属夹杂，应注意下列几点：（3）挤压轮的疲劳破坏
挤压轮槽表面产生热疲劳裂纹，铝钻进裂纹，由于铝的粘附作用，将挤压轮
表面的部分疲劳组织撕拉下来随铝一起进入腔体，形成金属夹杂、严重时，挤压
轮槽的裂纹扩展与冷却水通道相连，使含油的冷却水顺着裂纹进入挤压轮槽，因
高温汽化，致使挤出产品表面产生连续的小气泡和砂眼。

（4）腔体在模座中的固定位置
腔体在模座中的装配位置正确，一是指腔体上的挡料块与挤压轮槽的侧壁有均匀的间隙不发生接触：二是指腔体与挤压轮的圆弧表面不发生接触。

为了减少挤压溢料损失，建立合理的压力分布，要求操作者精心调整挤压轮与腔体之间间隙的形状与大小。

（5）挤压机主轴的轴向窜动量
连续挤压机主轴的传动轴承为短圆柱滚子轴承，轴承内圈带着滚柱可在外圈上滑动引起主轴的轴向窜动，于是引起挤压轮槽侧壁与固定在模座上的腔体挡料块两侧的间隙变化。

若主轴装配时轴向窜动量过大，则可能引起挤压轮槽侧壁与挡料块直接接触摩擦产生金属碎屑。

（6）模（靴）座的轴向位置
更换挤压轮或水套或传动轴承后，由于加工误差与装配误差，挤压轮沟槽的轴向位置有所变化，因此要以挤压轮槽的位置为准，调整模（靴）座的轴向位置并可靠地定位，保证在模（靴）座内的腔体挡料块不与挤压轮槽侧壁发生接触。

4结束语
原材料的冶金缺陷，主要是含氢量与氧化夹杂物过多，对连续挤压产品质量的影响很大，是连续挤压工艺本身难以消除的因素；铝杆清洗质量是决定连续挤压产品质量的关键之一，进入挤压机的铝杆经过经过清洗必须无油、无水、无残碱；挤压设备与模具乃至卷取设备都必须调整正确，才能使连续挤压产品质量稳定。

参考文献：
[1] 李新虎.影响铜连续挤压生产的因素[J].甘肃冶金，2013（08）
[2] 孙健刘平刘新宽等.连续挤压技术的研究进展[J].热加工工艺，2013（12）。