铜排缺陷分析和解决措施
一、条纹
①原因分析
连续挤压生产铜排产生条纹分为两种情况，一种情况是在挤出工序中产生的，另一种情况是挤出的铜排没有条纹，经过拉拔工序后产生条纹。挤出工序中产生的条纹主要是因为模具定径带的光洁度不足。另外当短料(加热的铜杆，用于开机)加热温度过高或者时间过长导致短料氧化严重，挤压过程中，氧化皮会粘附在模具内，从而造成挤出的铜排产生条纹。在拉拔工序中产生的条纹一方面与拉拔模定径带光洁度有关，另一方面与挤出尺寸也有很大的关系，某一异型铜排，在拉拔过程中经常出现明显的条纹。
②解决措施
使用模具前仔细检查，并进行抛光，定径带的光洁度。铜杆短料加热温度控制在700～800℃，保温时间控制在10分钟左右。当铜排表面产生条纹时，可以通过控制挤压机的转速，先减小转速再增大转速的方法使模具定径带附着的氧化物冲掉，进而避免铜排表面产生条纹。在设计铜排挤出模特别是异型铜排的挤出模时应合理安排各部分的余量。
二、扭曲与波浪纹
①原因分析
扭曲是生产异型铜排比较常见的缺陷，产生这种缺陷是由于模具定径带设计不当、模具加工精度差、模孔磨损等原因，造成铜排断面上各处金属流速不均匀。波浪纹缺陷主要出现在挤压宽而薄的铜排(如8×160mm，5．5×157mm)时出现，主要是金属在扩展腔内的流动速度不均匀造成的。
②解决措施
挤压前对模腔和短料要充分预热，使其温度均匀。合理调整异型铜排挤出模各部分的定径带尺寸，增加定径带的光洁度。对于挤压宽而薄的铜排时可以增加“8”字型的垫片。
三、填不满
①原因分析
填不满缺陷是连续技压法生产铜排中一种严重的质量缺陷。一旦出现这种缺陷就需要进行停机处理，降低了成材率，增加了生产成本。导致铜排产生填不满缺陷原因之一是金属流动不均匀造成的。连续技压技术采用了大扩展比组合式腔体，在生产大规格铜排(如30×100mm)时，腔体内金属的流动性不均匀。由于金属在流动时受到模具表面的摩擦力作用，金属在模具中间的流动速度大于边部的流动速度，致使外层金属受到了拉附应力作用，中间受到了压附应力作用，如图1所示。附加应力的产生改变了变形区内的基本应力状态，使表面层轴向工作应力有可能成为拉应力。当这种拉应力达到金属的实际断裂强度 时，在表面就会出现向内扩展到裂纹。裂纹进一步扩展形成填不满缺陷。
其二，铜杆和挤压轮槽之间的摩擦力不足以及压实轮压下量不够也是造成填不满缺陷产生的原因。根据连续挤压的工作原理可知，挤压轮与铜杆之间的摩擦力是挤压的驱动力。当铜杆和挤压轮槽之间的摩擦力不足以及压实轮压下量不够，使坯料和挤压轮槽“打滑”，导致了变形金属不能 充满腔体，从而出现了填不满缺陷。
②解决措施
从以上分析可知，提高金属的流动性是解决连续挤压生产铜排填不满缺陷的重要措施。生产中腔体的预热温度和时间 要到位，挤压速度可以适当提高。对于大规格的铜排生产时可以采取增加垫片厚度和在腔体中堵铜等措施。另外可适当加长模具定径带长度，这样可以增加出口阻力，使变形金属在模腔内充分堆积。
由于铜与钢之间的摩擦系数小于铜与铜之间的摩擦系数，因此为了提高挤压驱动力，在新 换挤压轮后 要进行“挂铜”操作。若铜杆表面有水、油污、灰尘等污染物时，将在挤压轮与铜杆之间起到润滑剂的作用，导致铜杆与挤压轮之间的摩擦力降低，挤压驱动力降低，出现填不满缺陷。因此在生产过程中，铜杆表面 要保持清洁。适当的增大压实轮的压下量对提高铜杆与挤压轮之间的摩擦力，提高挤压驱动力也有利。
对连续挤压的压实轮压下过程进行数值模拟，获得坯料在不同压下量下的等效应力、等效应变、温度和挤压轮扭矩的分布情况。结果表明：随着压下量增加，在整个连续挤压过程中坯料的等效应力、等效应变、温度和挤压轮扭矩都增加。合适的压实轮压下量为6mm。
四、气泡
①原因分析
铜杆的表面质量直接影响了铜排的质量，铜杆表面的油污、灰尘、水、氧化物等污染物在生产过程中将会导致挤出的铜排表面产生气泡缺陷。上引连铸工艺不当时，引起铜杆表面氧化严重，或者铜杆在运输、存放的过程中，使铜杆表面附有油迹、水分以及其他污染物时，在连续挤压时，铜排容易出现气泡。生产中发现，当铜杆表面有水、油时，在进入挤压轮后可以清晰地听到吱吱声，挤出的铜排表面分布大量的气泡。刮刀和挤压轮磨损严重 终将溢料带入轮槽也是产生气泡的主要原因。刮刀或者挤压轮磨损严重后会导致溢料不能 被刮下，随着铜杆一起进入腔体，并导致产生气泡。
挤压过程中铜杆在“挤压腔”内依次经过初始咬合区、鐓粗变形区、密封驱动区、剪切驱动区、密封区等五个变形分区。进入腔体的杂质和溢料从鐓粗变形区开始被慢慢推向边缘流动，在连续生产过程中杂质和溢料在扩展腔的底面和两侧越来越多，当挤压力不稳定时，这些杂质和溢料就容易带进产品中并形成气泡。
②解决措施
通过以上分析发现铜杆表面被污染和溢料带入挤压轮是产生气泡的主要原因。生产中需要在各个环节采取措施防止铜杆被污染或者氧化。存放时可以用防尘布保护铜杆，避免用较脏的手套直接接触铜杆。当挤压机漏水、漏油时应及时 换密封圈，及时 换磨损严重的刮刀和挤压轮。
五、夹杂
①原因分析
连续挤压生产铜排产生的夹杂主要有铜杆中的夹杂、铁屑夹杂和溢料夹杂。铜杆夹杂是指在上引工序中产生的夹杂，在经过连续挤压后夹杂没有而被遗传到铜排中去。生产中发现铜杆中的夹杂主要是木炭。溢料夹杂是指在连续挤压过程中溢料进入到挤压产品中形成的夹杂。在生产过程中，有些溢料从刮刀根部与挤压轮间的间隙伸出或者溢料没有被刮刀 刮掉，随着挤压轮的旋转被带入挤压轮槽而形成夹杂。有时，溢料夹杂在挤出的铜排中不容易被发现，在拉拔后就出现明显的“镰刀弯”缺陷，使产品报废。铁屑夹杂通常发生在挤压轮或者腔体使用接近失效的时候，挤压轮使用一段时间后，由于热疲劳会发生破裂掉铁屑的现象。掉下来的铁屑进入挤压轮槽，经连续挤压后进入铜排形成夹杂缺陷。
②解决措施
严格控制上引工艺，避免铜杆产生夹杂，提高铜杆质量。控制挤压轮与腔体、刮刀与挤压轮、堵头和腔体的间隙，去除溢料，适当调整压实轮的压下量，尽量减少堵头、腔体和挤压轮的磨损，及时 换磨损严重的堵头和挤压轮。
