鋁及鋁鎂合金導(dǎo)電桿連續(xù)鑄擠成形實(shí)驗(yàn)與工藝研究.pdf

1、我國(guó)的鋁資源極其豐富，而且鋁合金在很多方面的用途很廣泛。隨著銅資源的相對(duì)匱乏，用金屬鋁及其鋁合金替代純銅做導(dǎo)電材料已成為一種趨勢(shì)。連續(xù)鑄擠工藝是一種節(jié)能、高效、設(shè)備投資相對(duì)較小的生產(chǎn)技術(shù)，如果能將其成功應(yīng)用在鋁及鋁鎂合金棒、線的商業(yè)化生產(chǎn)中，將明顯地降低產(chǎn)品的成本，同時(shí)，通過連續(xù)鑄擠成形制備的產(chǎn)品性能更加優(yōu)于連鑄連軋制備的產(chǎn)品，對(duì)鋁及鋁鎂合金導(dǎo)電材料的開發(fā)和使用具有重要的實(shí)際意義。本文結(jié)合連續(xù)鑄擠成形原理，以鋁及鋁鎂合金為研究對(duì)象，研究

2、了鋁及鋁鎂合金連續(xù)鑄擠成形工藝，探討了鋁及鋁鎂合金連續(xù)鑄擠成形中的金屬流動(dòng)性規(guī)律，并對(duì)鑄擠生產(chǎn)線中有關(guān)熔體凈化、定量澆注設(shè)備進(jìn)行了相應(yīng)選型和初步研究，也對(duì)現(xiàn)有鑄擠設(shè)備進(jìn)行了改造和工藝參數(shù)優(yōu)化工作，系統(tǒng)分析了后續(xù)拉拔過程中產(chǎn)生斷裂與白點(diǎn)產(chǎn)生的原因，得到了以下成果:
　　(1)通過連續(xù)鑄擠理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，在東北大學(xué)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有連續(xù)鑄擠實(shí)驗(yàn)設(shè)備(DZJ300)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過了變頻調(diào)速改造、輪系改造、冷卻系統(tǒng)改造，增加了定量澆注系統(tǒng)，以

3、及可編程控制技術(shù)的應(yīng)用(PLC)，實(shí)現(xiàn)鑄擠工藝參數(shù)的量化與過程控制，保證連續(xù)凝固與成形過程的穩(wěn)定性，為鋁及鋁鎂合金導(dǎo)電材料實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品中試驗(yàn)提供了良好的裝備條件。
　　(2)通過連續(xù)鑄擠力能計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，并在綜合評(píng)價(jià)了制品組織、性能、產(chǎn)量和能耗的基礎(chǔ)上，得到了連續(xù)鑄擠工藝制備Al及Al-3Mg導(dǎo)線的最佳工藝條件分別是:Al-3Mg導(dǎo)線鑄擠過程的輪子轉(zhuǎn)速為10r/min，輥靴間隙為0.7mm，澆注溫度為675℃～685℃，最佳冷卻方

4、式為在線水冷;Al導(dǎo)線鑄擠過程的輪子轉(zhuǎn)速為14r/min，輥靴間隙為0.9mm，澆注溫度為720℃～740℃，最佳冷卻方式也是在線水冷。上述優(yōu)化結(jié)果在保證鑄擠順利進(jìn)行，制品不出現(xiàn)周期裂紋，其力學(xué)性能和電器性制品滿足要求，并具有較高出線速度的前提下，降低了能耗，節(jié)約了能源。
　　(3)為提高生產(chǎn)效率，采用了多孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)此，對(duì)金屬的流動(dòng)性進(jìn)行了分析。由于死區(qū)和溫度差的存在，導(dǎo)致金屬流動(dòng)性不均。因此，在鑄擠過程中，通過對(duì)模具采用不

5、等長(zhǎng)定徑帶設(shè)計(jì)，提高金屬的流動(dòng)的均勻性。同時(shí)，采用模具擴(kuò)展方式增加了微擠壓筒尺寸，提高了擠壓變形程度，進(jìn)一步細(xì)化了晶粒組織，獲得了具有良好力學(xué)性能指標(biāo)的Al及Al-3Mg導(dǎo)線制品，其力學(xué)性能指標(biāo)分別為:Al導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度σ=90Mpa，延伸率δ=35％，硬化指數(shù)n=0.21;Al-3Mg導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度σ=126Mpa，延伸率δ=36％，硬化指數(shù)n=0.26;因連續(xù)鑄擠的Al及Al-3Mg導(dǎo)線制品的塑性好，硬化指數(shù)高（連鑄連軋桿的延伸率δ

6、=18％，硬化指數(shù)n=0.08），特別適合后續(xù)道次大變形量拉拔過程。同時(shí)，Al及Al-3Mg導(dǎo)線導(dǎo)電率指標(biāo)分別均符合電工鋁導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求。
　　(4)為配合后續(xù)銅包鋁芯線的拉拔過程，研究了Cu/Al界面的結(jié)合情況和鋁桿中雜質(zhì)與氣孔的分布形態(tài)，發(fā)現(xiàn)存在雜質(zhì)和氣孔時(shí)，會(huì)造成細(xì)線拉拔過程斷線，熔體凈化處理是Al及Al-3Mg導(dǎo)線生產(chǎn)工藝過程的重要環(huán)節(jié)，因此，對(duì)熔體凈化設(shè)備進(jìn)行了相應(yīng)選型和初步研究，提高了產(chǎn)品的拉拔性能，同時(shí)，對(duì)銅包鋁