摘要: 應(yīng)用連續(xù)擠壓技術(shù)已經(jīng)成功擠出引線框架用的H65黃銅合金異型帶。本文針對擠出品在連續(xù)擠壓過程中出現(xiàn)的缺陷( 如毛刺、波浪紋、撕裂、氣泡、夾雜等) 進行了詳細的分析和研究, 找出了原因, 并提出了解決措施。

關(guān)鍵詞: 機械制造; 缺陷; 連續(xù)擠壓; H65 黃銅合金異型帶

中圖分類號: TG376.2 文獻標(biāo)識碼: B

1.前言

引線框架銅帶是用于制造半導(dǎo)體、集成電路引線框架和新型接線端子的專用合金材料。集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展, 對引線框架材料的要求越來越高,并且市場需求巨大[1]。H65 黃銅合金以其良好的工藝性能、力學(xué)性能和耐侵蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性[2], 是很好的引線框架用銅基材料, 并廣泛應(yīng)用于這個領(lǐng)域。

連續(xù)擠壓技術(shù)是有色金屬加工領(lǐng)域的一次變革性突破, 它把傳統(tǒng)加工領(lǐng)域中的無效摩擦力變?yōu)閿D壓驅(qū)動力, 并使之成為坯料加工中的熱源, 可以連續(xù)擠壓出長度不受***的產(chǎn)品, 因此, 很快成為有色金屬加工領(lǐng)域的新型***的加工技術(shù)[3]。應(yīng)用這項技術(shù)生產(chǎn) H65 黃銅合金異型帶的工藝流程為: 連續(xù)擠壓—拉拔精整—切塊。銅帶擠壓工藝的特點是薄、寬、長, 要求擠壓出來的產(chǎn)品表面平整光滑, 沒有質(zhì)量缺陷, 這樣才可以進行拉拔精整, ***后切塊。

雖然利用連續(xù)擠壓技術(shù)已經(jīng)能成功地擠出銅帶, 但尚有一些缺陷需要克服, 如毛刺、波浪紋、撕裂、氣泡、夾雜等。本文對這些缺陷進行了詳細的分析和研究, 找出了原因, 并提出了解決措施。

2.缺陷分析

2.1 毛刺

2.1.1 原因分析

H65 黃銅合金異型帶的毛刺缺陷是產(chǎn)品的邊緣處呈鋸齒狀, 如圖 2 所示。主要是由變形金屬在模腔內(nèi)充不滿造成的。從圖 1 可以看出: 異型帶產(chǎn)品很寬, 這就要求在連續(xù)擠壓時變形金屬在模腔內(nèi)的寬度方向要充分擴展并與模具完全接觸, 這樣才能完全充滿模腔。然而在實際生產(chǎn)中, 由于坯料和擠壓輪槽之間的摩擦力不夠以及壓實輪壓下量不夠, 使坯料和擠壓輪槽打滑, 導(dǎo)致了變形金屬不能完全充滿腔體, 從而出現(xiàn)了毛刺。

2.1.2 解決措施

連續(xù)擠壓時, 坯料進入模腔的主要驅(qū)動力來自坯料和擠壓輪的相互摩擦, 如果驅(qū)動力小了, 坯料會和擠壓輪打滑, 所以擠壓摩擦力要足夠大。坯料表面要光潔, 沒有水、油污、灰塵等雜質(zhì), 避免打滑。坯料與擠壓輪槽要充分接觸, 同時要適當(dāng)增大壓實輪的壓下量, 增大摩擦系數(shù)。這樣就可以保證擠壓驅(qū)動力足夠大, 使變形金屬充滿模腔, 不產(chǎn)生毛刺。同時適當(dāng)加長模具定徑帶長度, 這樣可以增加出口阻力, 使變形金屬在模腔內(nèi)充分堆積。

2.2 波浪紋

2.2.1 原因分析

從圖 3 可以看出, 在產(chǎn)品的兩邊有波浪紋出現(xiàn)。主要是由于變形金屬在流經(jīng)模腔時兩邊處金屬比中間處金屬流速快造成的。從圖 1 可以看出產(chǎn)品兩邊厚中間薄, 金屬在流過模腔的時候必定兩邊的變形金屬流動的快, 中間的變形金屬流動的慢, 這樣就造成了連續(xù)的波浪紋。另一個原因是 H65 黃銅與純銅相比, 其變形抗力大, 塑性差, 不易成形。同時由于模腔內(nèi)溫度低且分布不均勻, 導(dǎo)致變形金屬流速不一致, 高溫區(qū)金屬塑性好, 流動快; 低溫區(qū)金屬塑性差,不易流動。

2.2 解決措施

在擠壓前, 對模腔要充分預(yù)熱, 使其溫度均勻。對坯料進行在線感應(yīng)加熱, 一方面可以降低H65黃銅合金的變形抗力, 提高塑性, 使變形金屬在模腔內(nèi)均勻流動; 另一方面可以作為熱源補充給模腔, 使其溫度得到一定的提高。

2.3 撕裂

2.3.1 原因分析

如圖 4 所示, 異型帶中間較薄處有撕裂, 是由模具刃口被磨損造成的。變形金屬在模腔內(nèi)流動時, 發(fā)生塑性變形, 變形抗力很大, 經(jīng)過模具工作帶時對模具刃口產(chǎn)生強大的摩擦, 同時變形金屬對模具還會產(chǎn)生沖擊, 擠壓一段時間后就會出現(xiàn)鋸齒型的磨損。由于變形金屬速度不一致, 中間處的流動金屬受到的模具阻力比兩邊大, 所以, 模具中間磨損非常厲害, 出現(xiàn)了鋸齒狀破損。

2.3.2 解決措施

如圖 5b 所示, 在模具刃口修圓角, 用于減少對變形金屬的阻力和摩擦。對坯料進行預(yù)熱, 降低變形抗力, 提高塑性, 使其易于流動。

2.4 氣泡

2.4.1 原因分析

主要是氣體進到了產(chǎn)品中, 有的氣泡連續(xù)分布,有的則是單個大氣泡, 如圖 6 所示。原因一是來源于合金的氣體, 特別是坯料中含有的氣孔, 氣孔中的氣體在連續(xù)擠壓過程中進到產(chǎn)品中形成氣泡。二是合金桿在等待擠壓過程中表面被氧化形成 Cu CO3g Cu( OH)2[4], 在連續(xù)擠壓過程中在高溫高壓條件下分解出氣體, 形成氣泡。還有就是合金桿表面粘有油污、灰塵、水汽等。第三種是在連續(xù)擠壓過程中空氣被帶入, 而形成氣泡。

2.4.2 解決措施

嚴格控制原料的含氣量。對原料做好防護措施,避免表面被氧化, 同時避免其沾上灰塵, 水, 油, 油漆等臟物。三是適當(dāng)調(diào)整擠壓輪與腔體之間的間隙, 使其相對間隙合適。對變形擋料塊進行調(diào)整, 防止發(fā)生漏氣現(xiàn)象。

2.5 夾雜

2.5.1 原因分析

圖 7 中黑點就是夾雜, 如果存在夾雜, 在后續(xù)拉拔過程中在夾雜處會拉斷。原料冶煉時的氧化物雜質(zhì)存在于擠壓坯料內(nèi)部, 擠壓時帶到產(chǎn)品中會形成夾雜。工模具表面的磨損異物, 如擠壓輪表面龜裂、起皮, 輪體表面與壓實輪發(fā)生磨損, 掉下的碎屑進入腔體, 形成雜質(zhì)。擠壓輪溝槽兩側(cè)和腔體之間的溢料被氧化后, 被帶入到模腔形成雜質(zhì)。

2.5.2 解決措施

嚴格控制坯料的質(zhì)量, 改進坯料的生產(chǎn)工藝。控制擠壓輪與腔體之間的間隙和刮刀與輪的間隙, 有效去除溢料。適當(dāng)調(diào)整壓實輪的壓下量, 盡量減少壓實輪和擠壓輪的磨損。

3.結(jié)論

文章詳細分析了 H65 黃銅合金異型帶在連續(xù)擠壓過程中出現(xiàn)的主要缺陷, 并分析了其產(chǎn)生原因,提出了解決措施。采用連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn) H65 黃銅合金異型帶, 開辟了一種制造引線框架用材料的新方法。該方法工藝簡單, 采用統(tǒng)一規(guī)格的坯料, 可以連續(xù)生產(chǎn), 且廢料少。

來源：中國知網(wǎng)  作者：李慶

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