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  • TP2銅管退火后起皮原因分析
    admin 2017-05-26 2606次

      摘要:采用化學成分分析、金相檢驗、掃描電鏡和能譜儀分析等方法對TP2銅鑄錠及其擠制管坯起皮的原因進行了分析。結果表明,在TP2銅鑄錠和擠制管坯均分布著CuO顆粒。當擠制管在還原性氣氛下退火時,因還原反應產生的氣體而造成管坯表面起皮。采取了相應措施解決了起皮問題。

      某廠將經3000t油壓機水封擠壓的TP2銅電纜管坯(<85mm@7.5mm)軋成<60mm@4.4mm的管坯。在保護性氣氛下退火時,在管坯尾部表面出現大量串狀氣泡,形成起皮現象。為探明起皮原因,筆者從熔鑄到加工各工序均進行了跟蹤檢測及試驗。

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      1理化檢驗

      1.1化學成分分析

      對生產中使用的兩個熔次的銅鑄錠原材料進行成分分析,結果(質量分數)見表1,可見氧和磷含量均滿足ASTMB379-1980標準要求。

      1.2金相檢驗

      用上述原材料進行熔煉生產,在爐前取鑄樣進行金相檢驗,發現鑄樣組織除有樹枝狀偏析的基體A固溶體外,在枝晶網胞間還存在著相當多的藍灰色點狀顆粒。見圖1。

      而在擠制管坯尾部距離外表層0.1~0.2mm深的組織也發現有類似的藍灰色點狀顆粒存在,它們大部分以串珠狀分布在表層組織的晶界上。在有的擠制管坯尾部橫端面上,接近外表層組織中甚至還發現形成一條環狀細晶帶(圖2),許多藍灰色點

      狀顆粒集中分布在細晶帶中的晶界和晶內(圖3)。而與此對應的管坯頭部的管壁端面上晶粒大小均勻,沒有發現藍灰色點狀顆粒聚積的現象。

      當把上述不同部位的加工樣品同時放入生產用的輥底爐中進行退火(保護性氣氛N+H,其中H2體積分數為4%左右),退火溫度為630e。經觀察,管坯頭部樣品表面沒有發現缺陷,尾部樣品卻出現大量的起皮現象,而尾部樣品中藍灰色點狀顆粒處經退火后形成黑色孔洞,圖4為尾部樣品表層晶界上藍灰色點狀顆粒退火后形成的黑色孔洞。圖5為擠制管坯尾部中細晶帶上經退火后形成的密集黑色孔洞,嚴重的地方孔洞相連,進而發生表層與基體相互分離并隆起的現象。打開隆起的表皮發現內

      壁有呈深褐色的輕微氧化現象。而頭部樣品退火后,晶粒長大較均勻,沒有黑色孔洞存在。

      1.3微區成分分析

      采用掃描電鏡和能譜儀對鑄樣及管坯中藍灰色點狀物進行微區分析。圖6為鑄樣中藍灰色點狀顆子效應造成的,但從SU0.2起強度又開始上升,且其凸起的中心近0.55nm處,在合金中,這是由表-1面缺陷、粗糙度或沾污引起的;在因瓦合金中,這是由殘余不溶粒子引起的。

      2分析與討論

      通過對原材料的化學成分分析、鑄樣及擠制管坯的金相檢驗和能譜分析,從中可以看出所使用的原材料的成分是合格的,其中氧的含量也很低。而對鑄樣中的藍灰色點狀顆粒能譜分析發現,卻存在較高的氧含量,這說明在銅的熔煉過程存在增氧氣氛。根據銅的熔煉工藝,除了原材料外,在工藝中常采用木炭作為覆蓋劑,以避免熔面與空氣中的氧接觸,同時還采用加磷的方法來脫氧,保證熔體的純凈。若采用的輔料處理不當(木炭太潮濕或脫氧劑未烘干等),就增加了熔體的增氧機會。一旦熔體中的氧量增加,則極易與熔體中的銅發生氧化反應生成Cu2O

      由于鑄坯中存在大量Cu2O,并主要分布在晶界上,而在隨后的熱擠壓變形中,受到Cu2O的影響使晶粒變形受阻,尤其在近管壁外表面處由于變形應力更大而發生晶界開裂[2]。存在這種缺陷的管坯在進行還原性氣(N+H)保護下600e退火時,近管壁下的Cu2O即與H發生氧化還原反應:CuO+HvCu+HO。由此產生的大量水蒸汽形成氣泡而產生壓力,從宏觀上看,管坯表面發生起皮現象,而從微觀上看,在這些部位留下大量的黑色孔洞,見圖4和圖5。為防止再發生類似問題,對原材料和輔料進行防潮處理,使用的覆蓋劑要干燥,熔煉時應加磷作為。

      脫氧劑并控制它的加入量,發揮其脫氧作用,另外認真控制好各工序的工藝參數等。在鑄錠熱擠壓前增加扒皮工序,扒皮厚度在0.3mm左右。通過一系列改進措施的實施,解決了TP2銅管表面起皮的問題。

      3結論

      (1)熔鑄過程中形成的藍灰色點狀顆粒,即CuO化合物,在還原性氣氛下退火時產生氣體,造成管坯表面起皮現象。

      (2)保證鑄錠質量和減少鑄錠氣孔,嚴格按工藝操作,可有效杜絕起皮的產生。

      


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