鋁及鋁鎂合金導電桿連續(xù)鑄擠成形實驗與工藝研究.pdf

1、我國的鋁資源極其豐富，而且鋁合金在很多方面的用途很廣泛。隨著銅資源的相對匱乏，用金屬鋁及其鋁合金替代純銅做導電材料已成為一種趨勢。連續(xù)鑄擠工藝是一種節(jié)能、高效、設備投資相對較小的生產(chǎn)技術(shù)，如果能將其成功應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，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，對鋁及鋁鎂合金導電材料的開發(fā)和使用具有重要的實際意義。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性規(guī)律，并對鑄擠生產(chǎn)線中有關(guān)熔體凈化、定量澆注設備進行了相應選型和初步研究，也對現(xiàn)有鑄擠設備進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)鑄擠理論分析和實驗研究，在東北大學實驗室現(xiàn)有連續(xù)鑄擠實驗設備(DZJ300)的基礎上，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)的應用(PLC)，實現(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，為鋁及鋁鎂合金導電材料實驗和產(chǎn)品中試驗提供了良好的裝備條件。
　　(2)通過連續(xù)鑄擠力能計算和實驗研究，并在綜合評價了制品組織、性能、產(chǎn)量和能耗的基礎上，得到了連續(xù)鑄擠工藝制備Al及Al-3Mg導線的最佳工藝條件分別是:Al-3Mg導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行，制品不出現(xiàn)周期裂紋，其力學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)設計。對此，對金屬的流動性進行了分析。由于死區(qū)和溫度差的存在，導致金屬流動性不均。因此，在鑄擠過程中，通過對模具采用不

5、等長定徑帶設計，提高金屬的流動的均勻性。同時，采用模具擴展方式增加了微擠壓筒尺寸，提高了擠壓變形程度，進一步細化了晶粒組織，獲得了具有良好力學性能指標的Al及Al-3Mg導線制品，其力學性能指標分別為:Al導線的抗拉強度σ=90Mpa，延伸率δ=35％，硬化指數(shù)n=0.21;Al-3Mg導線的抗拉強度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，Al及Al-3Mg導線導電率指標分別均符合電工鋁導線標準的相應要求。
　　(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，會造成細線拉拔過程斷線，熔體凈化處理是Al及Al-3Mg導線生產(chǎn)工藝過程的重要環(huán)節(jié)，因此，對熔體凈化設備進行了相應選型和初步研究，提高了產(chǎn)品的拉拔性能，同時，對銅包鋁