论(塑性成形)铜及铜合金的生产_铜及铜合金的性能特点

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论（塑性成形）铜及铜合金的生产

摘要 本文主要介绍铜及铜合金的产品分类、用途，还有铜及铜合金的生产工艺及设备，不同工艺有何特点。

关键词 塑性成形；铜及铜合金

引言

铜合金（copper alloy）以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。铜及铜合金产品

以纯铜或铜合金制成各种形状包括棒、线、板、带、条、管、箔等统称铜材。铜材的加工有轧制、挤制及拉制等方法，铜材中板材和条材有热轧的和冷轧的；而带材和箔材都是冷轧的；管材和棒材则分为挤制品和拉制品；线材都是拉制的。铜及铜合金用途

铜棒是一个具有良好的机械性能，在热态状态下塑性良好，冷态状态下塑性尚好，可切削性好，容易纤焊和焊接，耐腐蚀，可以用做各种深拉和弯折制造的受力零件，比如：销钉，铆钉，垫圈，螺母，导管，气压表，筛网，散热器零件等，可以说是应用比较广泛的一个普通的黄铜品种了，黄铜棒的性能简介：黄铜是铜和锌的合金，称为普通的黄铜，改变黄铜中锌的含量就可以得到不同机械性能的黄铜，黄铜中锌的含量越高，强度也就越高，塑性就稍微低一点，工业中采用含锌量不超过百分之四十五的黄铜，如果含锌量再高就将会产生脆性，从而导致合金性能变坏。

黄铜板是一种广泛应用的铅黄铜，具有良好的力学性能，且切削加工性好，可承受冷热压力加工，使用于切削加工及冲压加工的各种结构零件，如垫片，衬套等。锡黄铜板有高的耐腐蚀性，有良好的力学性能，在冷，热态下压力加工性良好，可用于舰船上的耐蚀零件及蒸汽，油类等介质接触的零件及导管。

铜带是一种金属元件，产品规格有0.1～3×50～250mm各种状态铜带产品，主要用于生产电器元件、灯头、电池帽、钮扣、密封件、接插件，主要用作导 电、导热、耐蚀器材。如电气元器件、开关、垫圈、垫片、电真空器件、散热器、导电母材及汽车水箱、散热片、气缸片等各种零部件。

铜管又称紫铜管。有色金属管的一种，是压制的和拉制的无缝管。铜管具备坚固、耐腐蚀的特性，而成为现代承包商在所有住宅商品房的自来水管道、供热、制冷管道安装的首选。铜管是最佳供水管道。

生活中，实用铜线做导线。导电性很好，大量用于制造电线、电缆、电刷等；导热性好，常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表，如罗盘、航空仪表等；塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。纯铜产品有冶炼品及加工品两种。铜及铜合金生产工艺

铜及铜合金板带材是重有色金属中应用最广的一类，其生产方法，根据合金的具体特性、产品规格范围、产品性能要求与技术设备条件的不同而不同。目前根据国内外实际的生产情况，生产方法大致有以下几种；

(1)半连续铸锭加热-热轧-冷轧法。此法是最成熟的传统生产方法，应用最广。它适宜于大规模生产，且不受合金牌号限制，除生产带材和成卷轧制横切薄板之外，还适宜于生产不同厚度与宽度的中厚板材。

(2)水平连续铸造卷坯-成卷冷轧法。此法也属于现代化铜板带材生产方法，但在生产规模、合金牌号、产品宽度上都有一定的局限性，在产品厚度上仅适宜于生产带材与宽度不大的薄板材。

(3)块状铸坯-冷轧与挤压坯料-冷轧法。此种方法已在工业发达国家有所见，但由于其适用品种有限，因此使用还不广。

前两种进行比较，主要差异在于后一种方法省去了铸锭加热与热轧工序，因而生产周期短、生产效率高以及节约能耗等优点，但该方法由于生产规模、合金品种以及产品规格上的限制，其适用性远不如第一种方法。半连续铸锭加热-热轧-冷轧工艺被广泛应用在铜及铜合金板带材生产，其最先进的生产过程是：大容量电炉熔炼和立式半连续铸造方法铸锭，在轧机允许的情况下，采用单重几吨到几十吨的锭坯进行热轧开坯，热轧后进行坯料机械双面铣削，铣去铸造与热轧工序带来的表面缺陷，铣面后的卷坯采用大卷重强化冷轧，中间退火与成品退火是在无氧条件下成卷进行的，并开卷清洗，在气体浮动条件下连续进行无氧化退火，并采用连续式精整剪切机列获得最终成品。现对其中一些主要工序的工艺条件及要求作简要叙述。

铜及铜合金线坯的生产加工工艺流程如图所示：

铜管生产工艺的特点：

1、低挤压比挤压－冷轧－拉伸；应用最广泛的一种方法。由高质量铜管所需的标准生产设备组成、主要工序如图1所示：实心锭铸造、挤压、冷轧和拉伸。生产薄壁管的最佳工艺是在低挤压比的挤压机后面配置轧管机和圆盘拉伸机。

2、高挤压比挤压－拉伸；可以生产出相应的薄壁管坯，适于在后续的圆盘拉伸机上或连续式直线拉伸机上进行加工。主要工序如图1所示，包括实心锭铸造、挤压、开坯拉伸和拉伸。与低挤压比挤压－冷轧工艺相比，具有以下特点：

（1）由于高挤压比挤压－拉伸所用的锭重通常比低挤压比挤压的小，在后续拉伸工序中的非生产性时间长，拉伸机能力使用率低。（2）适用性强（适用于所有铜材）

（3）挤压管坯的壁厚较小，误差较大，不适用专门的ACR管的工厂。（4）材料损耗较小。

3、横轧穿孔－冷轧－拉伸：投资上有很多优势，其优点：（1）灵活性高，生产能力大。

（2）管坯偏心度比挤压管坯小，一般可减至4%。（3）材料损耗小。

（4）表面处理尚可，管坯内部质量比其他工艺高，局限性是不能加工所有的铜合金。

4、空心管坯连铸－冷轧－拉伸：减少挤压工序，成本少。

铜棒 铜工艺发展到现在几乎所有的铜棒都是通过连续铸造和轧制程序制成的。连续铸造的好处是：较小的杂质微分离、减少了表面的铜氧化物颗粒、在与轧辊接触的过程中钢含量减少、几乎避免了所有的焊缝、降低了整个加工成本。大部分圆形和方形铜产品都是通过用传统的人工多晶拉模或天然单晶拉模进行拉丝而生产的。铜具有良好的成形性，铜棒可以很容易地制成比较细的铜丝，而不需要任何中间的退火过程。尽管它具有这种比较理想的特性，但是磁线工业中的一般做法是在拉丝过程中将减面率降到90%左右，之后还要进行退火。铜及铜合金生产设备

1.冷加工水平连铸系列 熔炼炉容量1t，功率250kW；保温炉容量2t，功率120kW；带有收卷机。2.直线式拉伸机

拉伸力3t，长6m；拉伸力5t，长6m；拉伸力8t，长6m。3.卧式保护气体退火炉

炉胆直径800mm，长8m，带有氨分解装置。4.盘拉机

圆盘直径1200mm。5.在线退火炉

200m/min，功率1600kW，带有氨分解装置。6.联合精整机列

包括有拉伸、抛光、校直、切断、打捆装置。7.分析仪器

X光多通道荧光光谱仪。拉力性能试验机。

8.各种辅助设施可按主要生产设备25%配置和估算，设备的台数则根据规模设定，以上设备全部国产化，生产不产生三废，对环境基本不造成污染。结语

目前，铜及铜合金已成为第二大有色金属，是全球经济各行业中广泛需求的基础材料。铜是有色金属中使用最较大、应用较为广泛的金属之一。铜及铜合金广泛用于电线电缆、电器仪表、化工、航空、机械等行业。铜具有一系列的优良的物理、化学、力学、工艺性能。如今，在铜加工领域中，研究和开发高强高导已经形成一种热潮，在解决集成电路用框架材料的同时，也为高速列车、高能物理、电真空行业、电极材料等领域提供了重要的物质基础。在铜框架材料市场的带动下。铜加工注入了新机，我们抓住机遇，走出一条符合国情的发展道路，争取在一个发展阶段中赶上世界先进水平。