航路指南

[拼音]：tongjiagong

[英文]：copper fabrication

用金屬塑性變形方法，將銅錠坯加工成板材、帶材、箔材、管材、棒材、型材和線材。最主要的金屬塑性加工方法是軋製、擠壓和拉伸，也可採用鍛造、深衝、旋壓及其他加工工藝。銅和銅合金加工材的一般規格：板材為(0.4～25)×(600～3000)毫米；帶材寬 600～1000毫米；箔材厚0.005～0.05毫米；管材直徑可達360毫米；毛細管直徑小到0.5毫米；棒材直徑5～160毫米;線材直徑小到0.01毫米。產品供應狀態可分為軟（M）

、

、硬(Y)和特硬(T)五種。銅加工材的消費量僅次於鋼材和鋁材，主要用作導電、導熱、耐蝕、耐磨和高階彈性材料。

銅合金品種多，塑性加工效能相差較大。紫銅和大部分黃銅、青銅和白銅均有較好的熱加工效能，變形溫度為500～1050℃。含鉛的α黃銅和含鉛的青銅等，由於低熔點的鉛不溶解於固態銅中，僅在晶界上分佈，熱加工時易引起熱裂，宜於冷加工。除含鈹、鉻、鋯等青銅合金有時效外，變形銅合金均屬加工硬化型合金。塑性最好的紫銅、低鋅黃銅等，熱態、冷態變形率均可達90％以上。

銅和銅合金的塑性加工，除應保證製品穩定一致的力學效能、尺寸公差和表面質量外，對要求具有深衝效能的銅材還要控制晶粒大小，如黃銅晶粒粗大，深衝時就會使產品表面出現“桔皮”。一般深衝工藝要求薄板晶粒尺寸為0.03～0.07毫米。為控制製品的晶粒度，冷加工時，應控制變形量和中間退火工藝制度；熱加工時，要控制加熱溫度和終軋溫度。終軋溫度過高，卷取後晶粒將繼續長大。這些質量要求靠工藝及裝備來保證。

熔鍊和鑄造

目的是得到具有一定化學成分和溫度的熔體，除去熔體中的氣體和有害雜質，為塑性加工提供錠坯。紫銅、黃銅、青銅等合金一般用無鐵芯工頻感應電爐進行熔鍊，爐容量達12～15噸以上，兩臺熔煉爐和一臺保溫爐為一組，同時鑄造兩根扁錠。近年多用天然氣為燃料的豎爐熔鍊紫銅，熔化後送保溫爐進行澆鑄，流槽裝有保護氣體噴嘴，爐產量為每小時10噸以上。特殊合金有時用高頻感應爐或中頻感應爐進行熔鍊。銅和銅合金，尤其是紫銅，熔鍊時吸氣性大，溶於金屬中的氣體會使鑄錠產生氣孔，常採用原木及磷、錳等元素作脫氧劑；為防止金屬和低熔點合金元素的蒸發和氧化燒損，可採用木炭或硼砂等覆蓋。錠坯主要用立式半連續、連續或臥式連續鑄造。水平連鑄板坯近年來發展很快，鑄造板坯厚度可達10～20毫米，黃銅最厚可達40毫米，最寬可達800毫米，有的合金採用微行程反推。難於進行熱軋的錫磷黃銅、鉛黃銅等已廣泛應用水平連鑄帶坯在機列上經銑面及均勻化後捲成帶卷，作為冷軋帶坯，卷重視軋機能力而定，可達5～10噸以上，熔鍊的快速成分分析3分鐘可報出結果。鑄造時，應控制鑄造溫度、鑄造速度、冷卻強度和結晶器高度。

連鑄連軋技術已應用於銅加工。連鑄連軋工藝中的連鑄主要採用移動結晶器成型法。按結構可分為輪帶式、雙帶式和二輥式三種。連軋機型有多種，帶材軋機有3～7個機架，線材軋機多達18～23個機架。用連軋機軋出的帶坯厚度為2～6毫米，線坯直徑為6～12毫米。

板材、帶材、箔材生產

板材、帶材、箔材一般都用帶式法進行生產，特寬板材則以塊式法生產。有的仍以塊式法生產板材，但是板材的公差及板形都差，成品率也低。現在板帶生產發展大鑄錠軋製，提高質量、成品率和生產效率，錠重達10～12噸以上。鑄錠不銑面，在步進式爐中加熱，經兩輥可逆軋機熱軋到10～14毫米，三輥卷取機捲成帶卷。帶坯由雙面銑床銑面後，經四輥可逆式或不可逆軋機，或兩機架四輥連軋機、擺式軋機冷軋到2～4毫米，然後經四輥軋機或偏八輥軋機、三機架四輥連軋機、十二輥、二十輥軋機軋製到要求尺寸的帶材或箔材。冷軋機裝有液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制系統、板形控制儀及電子計算機控制、記錄儲存裝置，以保證軋製帶材的精度及平整度，帶材公差可達3～5微米，最小可達±1微米。熱軋用水或乳液作潤滑劑，中軋多用乳液，精軋多用油作潤滑劑，設有單獨控制噴嘴多段冷卻系統，控制輥型。錫磷青銅及鉛黃銅等用水平連鑄帶坯冷軋。開始熱軋溫度隨合金而異，一般為650～1050℃，熱軋總變形量可達95％左右，紫銅、低鋅黃銅等合金退火後總變形量達60～90％，低塑性及複雜合金為40～60％。精軋隨效能要求選不同變形量。為保證板、帶材平整度，有時採用拉彎矯。軋製帶材經縱剪、橫剪機列剪下成要求尺寸。銅箔除用軋製法生產外，還可用電解法生產，供電子工業製作印刷線路用。

管材、棒材、型材生產

管材主要採用擠壓或斜軋穿孔開坯，經冷軋、拉伸製成；也可由擠壓工藝直接生產。難以熱變形的鉛黃銅、錫磷青銅等合金也能承受熱擠壓變形。擠壓流出速度:紫銅、黃銅可達5000毫米/秒，錫磷青銅僅為30毫米／秒。最大擠壓比：紫銅和黃銅為500:1，青銅為40:1，白銅為20:1。棒材和型材除採用擠壓供坯外，還用孔型軋製開坯，經拉伸出成品。也可採用擠壓和軋製直接獲得成品。擠壓工藝發展長錠大擠壓比水封無氧化擠壓。

管材和棒材的拉伸，多在直線鏈式拉伸機上進行，延伸係數為2.0以下。現已採用重達500公斤鑄錠經擠壓或斜軋穿孔生產管坯，快速三線或單線軋管機冷軋，再用遊動芯頭盤管拉伸生產管材，盤管直徑達2020毫米，細管用小直徑盤管拉伸。管材軋製的特點是金屬變形條件好，延伸係數高（紫銅4.5～12，黃銅3～8），製品壁厚均勻內外表面質量高，適於軋製難變形的合金。焊接管材是以冷軋帶材做坯料，用高頻焊接或氬弧焊接法生產。焊接管坯再經圓盤拉伸生產管材，採用這種生產工藝較少。銅和銅合金管材加工流程見圖。

線材生產

採用擠壓、軋製或連鑄連軋供坯，拉伸出成品。線坯直徑為6～12毫米，先在一次拉線機上粗拉，再在多次拉線機上細拉。細線常在18～25次拉線機上精拉出成品。銅和銅合金線材，兩次退火間的總變形率在90％左右。高鉛黃銅、錳黃銅、鋁青銅、鈹青銅等僅為50～70％。紫銅線材主要用作導電材料，一般冷拉後需進行退火，以改善導電效能。

熱處理

加工過程中的金屬熱處理分為中間退火、成品退火和固溶－時效處理。熱軋後坯料一般不需中間退火，只有在不完全熱變形產生硬化時才採用。中間退火為使再製料的組織再結晶，便於繼續冷加工。成品退火可改善組織，消除殘餘應力，從而控制產品的力學效能。銅和銅合金的退火溫度在400～700℃間，消除殘餘應力的成品的退火溫度最低為75℃。固溶－時效處理僅用於可以熱處理強化的銅合金，如鈹青銅、鋁白銅等合金，淬火溫度高達810℃。對同一種合金來說，厚規格製品的熱處理溫度應適當高於薄規格製品。為防止出現氧化、脫鋅和變色，退火時通入保護性氣氛。一般用強迴圈通風的鐘罩式爐、箱式爐或牽引式爐。最近十幾年氣墊式退火爐廣泛用於銅及銅合金帶材成品退火，可得到優質帶材。為獲得表面質量好的製品，還可採用真空熱處理。