CN105032972A - 一种异型银铜排的生产工艺以及异型银铜排 - Google Patents

Abstract

本发明的异型银铜排的生产方法以及异型银铜排，在对银铜合金杆进行连续挤压，制成异型银铜合金排坯的步骤中，采用的挤压模具1的定径带22为凸形，所述定径带22位于模具中心区域的部分，径向向外侧弯曲而形成弧形的外凸部31。模具基体整体经过高温、高压向内变形后，中心区域向内变形幅度最大，故将该中心区域处设计为弧形突出部，使得中心区域处尺寸大于两侧尺寸，在变形后，出口处的所有区域可以更趋向平直状态，使铜材在变形过程中流动均匀，进而保证从出口处出来的挤压制品的外形的平直，保证了挤压制品的精度以及力学性能的均匀性。

Description

一种异型银铜排的生产工艺以及异型银铜排

技术领域

本发明涉及金属材料加工方法技术领域，具体涉及一种异型银铜排的生产工艺以及异型银铜排。

背景技术

异型银铜排在现代工业中的使用越来越广泛，现有技术中的电机换向器一般由银铜片和云母片组成，其中银铜片由异型银铜排冲裁成型，此类异型铜排为“刀”形或“楔”形，即在厚度方向上一头大，另一头小，对导电率、硬度和尺寸精度要求都很高，且宽厚比大，平均宽厚比可达40以上，生产难度较大。

目前美国等国家生产异型银铜排采取的是异型辊轧制法，即先通过立式半连续铸锭生产出较厚的银铜合金板坯，再通过热轧进行开坯，开坯后再对银铜合金锭进行多道次异型辊冷轧，冷轧后通过表面处理后制成产品。由于在立式半连续铸锭生产过程中熔融合金裸露在空气中，使得生产的银铜牌中氧含量较高，同时由于其生产流程长、设备复杂，导致生产成本高。

为了克服利用上述工艺生产异型银铜排存在的技术缺陷，中国专利文献CN1628924A提供了一种上引法无氧银铜排的生产工艺，其工艺流程包括熔化、保温、上引、连续挤压等，缩短了生产流程，并且由于采用上引法，熔融合金不会裸露在空气中，降低了银铜牌的含氧量，使获得的银铜排具有一定的抗高温性能。

但是，该文献中公开的异型银铜排的生产工艺依然存在以下技术缺陷：

其连续挤压中依然采用传统的挤压模具，传统的挤压模具的定径带为直线型，如图5所示，在实际对宽厚比较大的铜排进行挤压时，由于模具中心区域受变形冲击力最大，再加上经过剧烈的摩擦导致其温度高于其他区域的温度，使得挤压模具定径带的横向中心部位向内变形的幅度最大(如图5中虚线所示)，最终获得的异型银铜排的中心部位的尺寸与其他部位的尺寸变化不均匀，不但降低了异型银铜排的精度，也降低了异型银铜排的力学性能的均匀性，并且，在利用该种模具生产大宽厚比的异型银铜排时，会导致流速不均匀，进而造成小头填充不满或者烂边的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中异型银铜排的生产工艺导致异型银铜排尺寸精度低且力学性能不均匀的技术缺陷，从而提供一种能够保证提高异型银铜排精度且使得力学性能均匀的异性银铜排的生产工艺。

本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的异型银铜排的生产工艺在生产大宽厚比的异型银铜排时，熔体流速不均匀，进而造成小头填充不满或者烂边技术缺陷，从而提供一种能够保证大宽厚比的异型银铜排在生产中流速均匀，不会造成小头填充不满或者烂边的异型银铜排生产工艺。

为此，本发明提供了一种异型银铜排的生产工艺，包括下列步骤：

将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体；

采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆；

对银铜合金杆进行连续挤压，形成异型银铜合金排坯；

对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品。

在对银铜合金杆进行连续挤压，形成异型银铜合金排坯的步骤中，采用的挤压模具的定径带为凸形，所述定径带位于模具中心区域的部分，其中凸处位于正中心，径向向外侧弯曲而形成弧形的外凸部。

所述定径带为楔形腔，其小头一侧的入口角度小于其大头一侧的入口角度；所述楔形腔具有一定的斜度，其小头一侧距离所述入口的距离小于其大头一侧距离所述入口的距离。

在所述对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品的步骤中，采用的拉拔模具的定径带为凹形，所述定径带位于模具轴向中心区域的部分，径向向内侧弯曲而形成弧形的内凹部。

在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，熔融合金化处理的温度为1130-1160℃。

在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，银锭与阴极铜的质量比例为0.0009-0.002。

在所述将银锭与阴极铜进行熔融合合金处理，获得银铜合金熔体的步骤中，熔融合金化处理装置是潜流式工频感应电炉

在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，采用木炭将电炉熔化膛内合金溶液覆盖，采用石墨鳞片将电炉保温膛内合金溶液覆盖。

采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆步骤中，控制获得无氧银铜合金杆的氧含量小于10ppm。

在所述采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆的步骤中，上引法采用的拉速为70-80kg/h。

该异型银铜排的生产工艺还包括对异型银铜排成品进行打卷处理的步骤。

对银铜合金排进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品的步骤中，拉拔次数为三次。

根据异型银铜排的生产工艺所得的异型银铜排产品，平均宽厚比大于40，异型银铜排小头宽厚比达到100以上，大头宽厚比达到15以上。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1.本发明的异型银铜排的生产方法，在对银铜合金杆进行连续挤压，形成异型银铜合金排坯的步骤中，采用的挤压模具的定径带为凸形，所述定径带位于模具轴向中心区域的部分，径向向外侧弯曲而形成弧形的外凸部。模具基体整体经过高温、高压向内变形后，中心区域向内变形幅度最大，由于该处设置弧形的突出部，使得该处内径原本大于两侧内径，在变形后，定径带的所有区域可以达到平直状态，进而保证从出口处出来的挤压制品的外形的平直，保证了挤压制品的精度以及力学性能的均匀性。

2.本发明的异型银铜排的生产方法，采用的拉拔模具的定径带为凹形，所述定径带位于模具轴向中心区域的部分，径向向内侧弯曲而形成弧形的内凹部，这使得定径带的横向中心部位的尺寸小于其两侧的尺寸，这样，在具体拉拔作业时，尽管拉拔模具的中心处受力大，金属填充力度大，但由于中心部位型腔尺寸小于两侧的型腔尺寸，从而使金属在中心部位的填充与中心部位两侧的填充保持基本一致，确保拉拔制品中心处尺寸与边缘处尺寸保持一致，获得较好的样品表面平直度。

3.本发明的异型银铜排的生产方法，银锭与阴极铜的质量比例为0.0009-0.002，熔融合金化处理的温度为1130-1160℃，采用木炭将电炉熔化膛内合金溶液覆盖，采用石墨鳞片将电炉保温膛内合金溶液覆盖，可以在确保合金完全熔融的同时，减少银锭的烧损，从而确保所得银铜合金的成分。

4.本发明的异型银铜排的生产方法，熔融合金化处理装置是潜流式工频感应电炉，潜流式工频感应电炉具有升温快，热敏感度高的优点，可以在快速升温的同时进行精确控温。

5.本发明的异型银铜排的生产方法，无氧银铜合金杆的氧含量小于10ppm，控制氧含量在极低水平，可以保证在挤压过程中银铜排能顺利挤出。上引法采用的拉速为70-80kg/h，可以确保在引出过程中银铜合金杆不会因为拉速过高而出现空心、断裂，同时可以确保产量。

6.本发明的异型银铜排的生产方法，拉拔次数为三次，拉拔主要作用是对挤压所得的银铜排进行尺寸精细调整和产品硬度控制，三次拉拔可以确保所得的银铜排成品具有良好的尺寸精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中涉及的挤压模具的一种实施方式的主视剖面图；

图2为图1所示挤压模具的俯视剖面图；

图3为本发明中涉及的拉拔模具的一种实施方式的结构示意图；

图4为图3所示拉拔模具的定径带的一种实施方式的结构示意图；

图5为现有技术中挤压模具的结构示意图。

附图标记说明：

1-模具基体；2-型腔；3-出口；4-入口；11-引导部；21-引导腔；31-弧形的外凸部；12-定径部；22、7-定径带；5-模座；6-拉拔模具；8-引导部；9-过渡腔；51-支撑部；61-型腔；71-弧形的内凹部。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种异型银铜排的生产工艺，包括下列步骤：

S1：将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体；

S2：采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆；

S3：对银铜合金杆进行连续挤压，形成异型银铜合金排坯；

S4：对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品；

其中，S3步骤中采用的挤压模具1的定径带22为凸形，所述定径带22位于模具轴向中心区域的部分，径向向外侧弯曲而形成弧形的外凸部31，如图2所示。

上述挤压模具，由于定径带22为凸形，压力中心区域设置弧形的外凸部31，使得该处内径原本大于两侧内径，在变形后，定径带22的出口处的所有区域可以达到平直状态，进而保证从出口处出来的挤压制品的外形的平直，保证了挤压制品的精度以及力学性能的均匀性。

定径带22为楔形腔，其小头一侧的入口角度小于其大头一侧的入口角度；所述楔形腔具有一定的斜度，其小头一侧距离所述入口的距离小于其大头一侧距离所述入口的距离。

通过将“小头一侧的入口角度小于其大头一侧的入口角度”和“楔形腔具有一定的斜度，其小头一侧距离所述入口的距离小于其大头一侧距离所述入口的距离”二者配合使用，使得金属熔体进入定经腔大头时阻力增大，定径腔小头一侧尺寸小，所受阻力大，金属流速慢，使得定径腔小头侧与大头侧所受阻力保持平衡，从而避免了大头端挤出，小头端无法挤出的问题。

作为优选的实施方式，将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，熔融合金化处理的温度为1130-1160℃(例如，1130℃、1140℃、1150℃、1160°等等)，银锭与阴极铜的质量比例为0.0009-0.002。

上述温度以及比例条件可以在确保合金完全熔融的同时，减少高温对于银锭的烧损，从而确保所得银铜合金的成分稳定。

作为优选的实施方式，将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，熔融合金化处理装置是潜流式工频感应电炉。

潜流式工频感应电炉具有升温快，热敏感度高的优点，可以在快速升温的同时进行精确控温。

作为优选的实施方式，在所述采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆的步骤中，上引法采用的拉速为70-80kg/h，例如，可以为70kg/h、75kg/h、80kg/h等等。

上引法采用的拉速为70-80kg/h，可以确保在引出过程中银铜合金杆不会因为拉速过高而出现空心、断裂，同时可以确保产量。

作为优选的实施方式，采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆的步骤中，控制获得无氧银铜合金杆的氧含量小于10ppm(例如9ppm、8ppm等等)。

氧含量的控制对于挤压过程的顺利进行至关重要，氧含量过高，会导致银铜合金熔体在挤压过程中无法顺利挤出，将氧含量控制在小于10ppm内，可以确保银铜合金熔体在挤压过程中顺利挤出。

作为优选的实施方式，对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品的步骤中，拉拔次数为三次。

拉拔主要作用是对挤压所得的银铜排进行尺寸精细调整和硬度控制，三次拉拔可以确保所得的银铜排成品具有良好的尺寸精度。

作为优选的实施方式，上述生产工艺中还包括对异型银铜排成品进行打卷处理的步骤。

实施例2

本实施例提供一种异型银铜排的生产工艺，其是在实施例1基础之上的变形，在本实施例中，在所述对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品的步骤中，采用的拉拔模具6的定径带7为凹形，如图3所示，所述定径带7位于模具轴向中心区域的部分，径向向内侧弯曲而形成弧形的内凹部71，如图4所示。

上述的拉拔模具，定径带7形成的型腔的中心部位的尺寸小于其两侧的尺寸，这样，在具体拉拔作业时，尽管拉拔模具的中心处受力大，金属填充力度大，但由于中心部位型腔尺寸小于两侧的型腔尺寸，从而使金属在中心部位的填充与中心部位两侧的填充保持基本一致，确保拉拔制品中心处尺寸与边缘处尺寸保持一致，获得较好的样品表面平直度。

实施例3

本实施例提供一种挤压模具，如图1所示，包括：模具基体1；型腔2，设置在所述模具基体上，具有入口4和出口3；定径带22，设置在模具基体1上，所述定径带12为凸形，所述定径带22位于压力中心区域的部分，径向向外侧弯曲而形成弧形的外凸部31，如图2所示。

由于定径带22为凸形，压力中心区域设置弧形的外凸部31，使得该处内径原本大于两侧内径，在变形后，定径带33的出口处的所有区域可以达到平直状态，进而保证从出口处出来的挤压制品的外形的平直，保证了挤压制品的精度以及力学性能的均匀性。

作为优选的实施方式，所述模具基体1由引导部11和定径部12构成，其中，引导部11用于引导金属熔体在型腔中运行，由高温合金材料制成，定径部12，用于对金属熔体进行定径，,由高强度热作模具钢制成，所述定径带22设置在所述定径部12上。

模具基体1包括引导部11和定径部12，引导部用于引导金属熔体在型腔中向着所述出口运行，由高温合金材料制成，可提高模具入口的抗高温性能；定径部12用于对金属熔体进行定径，由高强度热作模具钢制成，提高模具出口处的抗拉压强度。

作为优选，所述定径带为楔形腔，其小头一侧的入口角度小于其大头一侧的入口角度。

作为优选，所述楔形腔具有一定的斜度，其小头一侧距离所述入口的距离小于其大头一侧距离所述入口的距离。

作为优选，所述楔形腔的小头一侧紧靠近所述引导部与所述定径部交界面设置。

作为优选，该挤压模具的型腔入口处为哑铃状。

作为优选，还包括引导腔21，所述引导腔21设置在引导部11上，且与所述定径带22连通。

上述挤压模具可以用于在实施例1以及实施例2的异型银铜排的生产工艺中。

实施例4

本实施例提供了一种拉拔模具，如图3所示，包括模座5，该模座5具有腔体以及设置在所述腔体上的支撑部51；拉拔模6，该拉拔模6安装在所述模座5的腔体内，并被所述支撑部51支撑，且该拉拔模6具有型腔61；定径带7，设置在所述拉拔模6上，且形成一部分所述型腔，如图4所示，所述定径带7为凹形，定径带7的横向中心部位向拉拔模6的中轴线方向弯曲(径向向内弯曲)以形成弧形的内凹部71，如图4所示。

上述拉拔模具，其定径带7的横向中心部位向拉拔模6的中轴线方向弯曲(也即径向向内突出而形成弧形的内凹部71)，也即，定径带7形成的型腔的中心部位的尺寸小于其两侧的尺寸，这样，在具体拉拔作业时，尽管拉拔模具的中心处受力大，金属填充力度大，但由于中心部位型腔尺寸小于两侧的型腔尺寸，从而使金属在中心部位的填充与中心部位两侧的填充保持基本一致，确保拉拔制品中心处尺寸与边缘处尺寸保持一致，获得较好的样品表面平直度。

作为优选的实施方式，定径带7沿拉拔模6的轴向的高度与拉拔模的轴向的高度比为1:2-3，例如，定径带7沿拉拔模6的轴向的高度与拉拔模的轴向的高度比为1:2、1:3、1:2.5等等。

这样的设置可以保证金属在进入定径带之前能有平缓的过渡，用以减小所要拉拔的金属对定径带7上方入口处的磨损，延长定径带7的寿命。

作为优选的实施方式，定径带7形状为“楔”型，定径带的形状可以有多重选择方式，设置成“楔”型可以生产异型产品，如异型银铜排等。

作为优选的实施方式，拉拔模6的型腔61的入口角α为12±2°(包括端点值)，例如，入口角为10°、12°、14°等等。

入口角的该种设置方式用于确保所要拉拔的金属能够顺利且以对拉拔模2的引导部造成最小磨损的方式进入拉拔模6的型腔61中。

作为优选的实施方式，拉拔模具还包括位于所述定径带7上部的引导部8，所述引导部8形成另一部分所述型腔，所述引导部8形成的所述型腔的内径从拉拔模6的入口处向着所述定径带7形成的所述型腔的方向线性减小，也即，所述引导部8的纵截面为向着所述定径带7方向倾斜的直线，从而使得引导部8形成的部分型腔的开口从上方到下方逐渐减小。

上述引导部8为所要拉拔的金属进入定径带7形成的型腔提供了缓冲作用，所述引导部8形成的所述型腔的内径从拉拔模6的入口处向着所述定径带7形成的所述型腔的方向线性减小，使得所要拉拔的金属能够平缓的进入定径带形成的型腔中，减小所要拉拔的金属对拉拔模6入口处的磨损，延长整个拉拔模具的使用寿命。

作为优选的实施方式，模座5采用45#钢制成，45#钢材料来源方便，对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性；所述拉拔模6采用钨钢制成，钨钢具有硬度高、耐磨、强度较好、耐热等优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变。

作为优选的实施方式，支撑部为沿着所述模座5的腔体的内壁径向突出的凸台，凸台起到支撑所述拉拔模6的作用，安装时，将拉拔模6从模座9的型腔中插入，并将拉拔模6的下方支撑在模座5的凸台上，从而方便地将拉拔模6安装在模座5上。并且，由于拉拔模6和模座5是通过后续安装地方式连接在一起，这方便根据需要将拉拔模6和模座5设置为不同材质。

作为变形，实际上，拉拔模6和模座5也可以一体成型。

作为优选的实施方式，模座5还包括位于所述拉拔模6下方的过渡腔9，所述过渡腔9的内径大于所述定径带7形成的所述型腔的内径。

由于设置上述过渡腔9，方便拉拔制品从定径带7中顺利脱出，过渡腔9的内径大于型腔内径，可以消除在过渡腔9内的摩擦力。

上述拉拔模具可以用于在实施例1以及实施例2的异型银铜牌的生产工艺中。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种异型银铜排的生产工艺，包括下列步骤：

将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体；

采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆；

对银铜合金杆进行连续挤压，形成异型银铜合金排坯；

对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品；

其特征在于：在所述对银铜合金杆进行连续挤压，形成异型银铜合金排坯的步骤中，采用的挤压模具(1)的定径带(22)为凸形，所述定径带(22)位于模具轴向中心区域的部分径向向外侧弯曲而形成弧形的外凸部(31)。

2.根据权利要求1所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于：所述定径带(22)为楔形腔，其小头一侧的入口角度小于其大头一侧的入口角度；所述楔形腔具有一定的斜度，其小头一侧距离所述入口的距离小于其大头一侧距离所述入口的距离。

3.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于：在所述对银铜合金排坯进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品的步骤中，采用的拉拔模具(6)的定径带(7)为凹形，所述定径带(7)位于模具轴向中心区域的部分，径向向内侧弯曲而形成弧形的内凹部(71)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，熔融合金化处理的温度为1130-1160℃。

5.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，银锭与阴极铜的质量比例为0.0009-0.002。

6.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，熔融合金化处理装置是潜流式工频感应电炉。

7.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，在所述将银锭与阴极铜进行熔融合金化处理，获得银铜合金熔体的步骤中，采用木炭将电炉熔化膛内合金溶液覆盖，采用石墨鳞片将电炉保温膛内合金溶液覆盖。

8.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆步骤中，控制获得无氧银铜合金杆的氧含量小于10ppm。

9.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，在所述采用上引法处理银铜合金熔体，获得无氧银铜合金杆的步骤中，上引法采用的拉速为70-80kg/h。

10.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，还包括对异型银铜排成品进行打卷处理的步骤。

11.根据权利要求1或2所述的异型银铜排的生产工艺，其特征在于，所述对银铜合金排进行至少一次拉拔，获得异型银铜排成品的步骤中，拉拔次数为三次。

12.根据权利要求1-11所述的异型银铜排的生产工艺制备的异型银铜，其特征在于：异型银铜排的平均宽厚比大于40，所述异型银铜排小头宽厚比不小于100，大头宽厚比不小于15。