连续挤压技术在我国的发展及应用

全国有色金属加工装备技术创新大会文集６ｌ

连续挤压技术在我国的发展及应用

宋宝韫樊志新

（大连交通大学连续挤压工程研究中心大连１１６０２８）

摘要：本文简述了连续挤压和连续包覆工作原理，回顾了我国连续挤压技术和装

备的发展历程，重点介绍应用该种方法生产冷凝管、有线电视同轴电缆外导体、铁路通

信信号电缆护套、铝包钢丝、铜扁线、铜接触线及铜排的制造技术。

关键词：连续挤压发展应用

１连续挤压技术的发展历程

连续挤压是１９７２年由英国原子能管理局（ＩⅨＡＥＡ）斯普林菲尔德研究所格林（Ｄ．Ｇｆｅｅｎ）先生提出的塑性加工新方法，被誉为有色金属加工技术的一次革命。英国ＨｏＬＴＯＮ机械有限公司和踟阿线缆设备有限公司于１９７５年和１９７８年相继购买了专利使用权并开始探索其工业应用。该技术从提出到工业化应用历经了不断完善、提高和应用领域扩展的过程。我国自１９８４年开始从国外引进设备，当时主要用于电冰箱铝管的生产，为了加快消化吸收的进程，１９８６年将软铝连续挤压技术的研究列为国家“七五”重点科技攻关项目，由中南工业大学、大连铁道学院（现更名为大连交通大学）等单位承担，该研究如期顺利完成，并荣获国家科技进步奖。与此同时，大连交通大学于１９８６年成立了连续挤压工程研究中心，２００４年成为辽宁省高校重点工程技术研究中心，２００６年批准立项建设为教育部工程技术研究中心，成为我国唯一专门从事连续挤压和连续包覆技术的研究机构和制造基地。该研究中心对连续挤压和包覆技术进行了系统、深入和开创性的研究工作，通过近２０余年的不懈努力，在设备类型方面，从２５０单槽挤压发展到３５０双槽挤压和包覆；在产品的品种方面，从单一材料发展到多种材料的复合，实现了直接包覆和间接包覆；在成形的金属材料方面，从铝、铜扩展到铝合金及铜合金，先后研制成功了Ｋ工Ｊ２５０、叫２５０、Ⅲ３００、叫３００、ＴＵ３５０、ＳＬＪＢ３５０、，ｎＪ４００生产线，分别用于加工铝及合金的管材与型材、铝包钢丝、光纤护套、有线电视同轴电缆（ｃＡＴｖ）、铁路通信信号电缆、电力机车铜合金接触导线、光纤复合架空地线（ＯＰＧｗ）、优质铜扁线、铜母线、铜型材等产品，形成了完全国产化的连续挤压和连续包覆系列成套设备和具有自主产权的关键技术，使我国在该方面的研究达到了目前的国际先进水平，在某些方面已处于世界领先地位。在该研究方向的一系列研究成果曾两次荣获国家科技进步奖，六次荣获省部级科技进步奖。截至目前为止，为国内外装备了２５０余条生产线，产品遍及国内２５个省、直辖市以及亚洲、欧

６２连续挤压技术在我国的发展及应用

洲、澳洲等十几个国家和地区÷

我国连续挤压技术历经２０余年的发展，已经从开始时的仿制、改进，到拥有自主产权的再创新，产品升级，成功打人该技术的原发地欧洲市场，其中凝结了学术界的一批有识之士的智慧和汗水，得益于一批独具慧眼和胆识的企业家的信赖和支持，使我国的连续挤压技术和装备得以快速发展，进口设备逐渐退出我国市场。据统计和测算，采用国产连续挤压技术和装备，已经为我国的企业创造近百亿元的产值，诲省外汇上亿美元。目前，英国ＨＯＵｌｏＮ机械有限公司于３年前停产倒闭，ＢＷＥ公司近５年在我国连续挤压设备的销售量不超过１０套，两家英国公司设备在全球的占有总量不超过２００套，因此，我国已经成为国际上连续挤压技术和装备的制造大国和应用大国。

近年来，连续挤压工程研究中心研制开发的铜扁线、铜排连续挤压短流程制造技术和成套设备，具有产品质量高、工艺简单、高效节能、符合环保等优点，倍受业界的青睐，已经成为传统轧制、挤压、拉拔工艺更新换代的技术和产品，展示出了广阔的应用前景。’２连续挤压和连续包覆技术的工作原理

图１连续挤压原理图２连续包覆原理

连续挤压（见图１）：模腔位于挤压轮侧面，坯料在旋转挤压轮的带动下进入挤压腔内，在轮槽摩擦力的作用下，坯料温度升高压力加大，达到一定值后便从模孔中挤出？形成管材或型材产品。根据设备品种不同；坯料可以是～根，也可以是两根；根据坯料材料的不同，可以挤压铝、铜及其合金。此种工作方式主要用于生产冷柜、空调、汽车等制冷用管，异形截面型材及变压器、电机用铜电磁线和铜排等产品。

连续包覆（见图２）：将模腔置于挤压轮上方，中间穿过一根芯线，铝杆经挤压后即可包覆在芯线外部。如果是金属芯线，铝料可以包覆在芯线外层，形成冶金结合，称为直接包覆，用于制造铝包钢丝等产品。如果是电缆或光纤等芯线，铝料可以挤压成管子空套在芯线上，保护芯线不被灼伤。然后迅速冷却，再经过拉拔后包套在芯线上，称为间接包覆，用于制造有线电视同轴电缆、铁路通信信号护套电缆等产品。

全国有色金属加工装备技术创新大会文集６３

３理论研究、技术创新与设备研发

我国连续挤压技术的研究工作起步与国外相比不算太晚，如果从宋宝韫教授１９８３年在国外留学时开始研究连续挤压技术算起，仅相差ｌＯ年的时间，历经２０多年的不懈努力和攻关，我们对连续挤压技术和理论有了系统地认识和全面地把握，并在此基础上进行创新，拥有了自主知识产权，主要有如下几个方面的成果：

３．１连续挤压金属变形力学理论研究

连续挤压技术的关键是控制金属在摩擦驱动下的材料变形过程。需要充分了解材料的变形机制与温度、应力的分布规律及其影响因素，它既是连续挤压工艺的核心，也是连续挤压变形工具及设备设计的基础。由于连续挤压的变形过程远比传统挤压复杂，它是包含热、摩擦和机械耦合作用的三维空间流动的非线性系统，采用塑性力学方法对整个变形过程进行统一描述十分困难。但可以通过观察和分析，就不同区域的变形特点进行有限分区，俗称“切块法”，对各分区进行研究，进而连接拓展到整个变形区。这种方法的准确性和精度有赖于变形分区划分的合理性。在该技术出现的初期，Ｊ．Ｔｉｍｓｈ…等人利用工程近似法和能量法给出了挤压轮槽坯料接触压力分布规律的雏形。李明典，宋宝韫崆。将变形区划分为４个子区，通过一些假设条件，应用塑性理论得出了变形区坯料的速度场和应力场。钟毅ｂ１在此基础上，利用不同的假设条件，给出了沿挤压靴方向的压力分布规律。另一方面，为了计算设备的驱动转矩与功率，刘元文，宋宝韫Ｈ１建立了电缆铝护套连续包覆模腔的滑移线场，得出了模腔设计的均压设计准则。张新宇巧。根据铝包钢丝的制造特点，推导出了包覆模具单位挤压力的上限公式。［６］樊志新，宋宝韫在分析研究和大量观测连续挤压生产过程中变形金属形态基础上，对挤压轮沟槽内金属变形提出了“五分区”的连续挤压变形过程描述模型，利用塑性力学理论给出各区的解析表达式，并通过与实验结果的比较验证了其工程应用价值。这些成果为连续挤压理论的研究提供有益的参考和研究基础，并为连续挤压设备和变形工具的载荷计算提供了理论依据。

３．２连续挤压金属塑性变形过程的计算机数值模拟

大变形有限元分析软件ＤＥＦＯＲＭ的成功开发，为连续挤压坯料变形的数值模拟提供了重要手段，通过模拟，可获得连续挤压成形的金属流动过程和详尽的应力场、应变场、温度场和速度场分布，使我们能够在产品生产前看到金属的流动形态，预测产品成形质量和力能消耗，优化金属成形流道和模具结构。

贺幼良，宋宝韫等 …… 此处隐藏：9403字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……