42mm这个数,在这台660吨铝型材挤压机的工艺卡上躺了大半年,谁也没想过动它。它是做普通6063型材时沿下来的老规矩——挤压筒内径105mm,压余取筒径的0.4倍,凑个整就是42mm,废系数一栏填0.14,交工艺的就照抄。直到上个月接了铜包铝扁排的试制单,一个班投了18支料只出17根3米定尺,主任拿着投料单站在机台边问了一句:这42mm,当初是谁定的?
铜包铝扁排的截面是60×6mm,铜层厚1.0mm,截面积358mm²,对Φ105筒的挤压比是24.2。复合坯用T2铜管壁厚10mm包6063铝芯,车成Φ103×300mm,铜占体积34%,单支11.4公斤,其中铜7.2公斤、铝4.2公斤。按铜62元/公斤、铝21元/公斤算,一支坯料投进去就是556元。普通铝型材时压余1.8公斤不心疼,换成复合坯,那1.8公斤里有1.17公斤是铜,光压余一项一支就压着86元。
第一条:压余厚度不是越薄越好,先把尾端铜层的断点点出来
改压余不能凭手感往下砍,得先知道尾部铜层是在哪个位置断的。做法是切下压余之后,从制品尾端往回每20mm打一个铜层测厚点,用手持涡流测厚仪,画一条"铜层厚度—距尾距离"的曲线。
合格线定在:距尾端100mm以内铜层不低于0.80mm且连续,100到300mm段不低于0.95mm。成品要求1.0±0.15mm,尾端允许贴下限,但不能露铝。
我们是从42mm一路往下试的:38、32、28、26、24、22,每档3支。压余24mm时,距尾20/40/60/100mm处的铜层读数是0.82/0.88/0.95/1.02mm,四个点全过。再往下到22mm,距尾20mm处掉到0.51mm,40mm处0.63mm,中间还有一段约40mm长的铜层断续,指甲一划能感觉到台阶。压余不够时,挤压末段的金属流动从稳态变成径向紊乱,铜层被拉薄甚至拉断,这是缩尾的前兆。
所以定在24mm,留2mm余量。不合格的处理动作不是继续往下试,而是反过来:出现断续就把压余加回2mm,同时把终了挤压速度从3.2m/min降到2.4m/min,再试3支。尾部降速能压住铜层的径向流动,比单纯加厚压余划算——压余每加1mm,每支多压掉0.077公斤复合料。
第二条:界面化合物层的厚度,是保温时间换来的,压余那段最厚
铜和铝贴在一起超过450℃,接触面就开始长CuAl₂和Cu₉Al₄的脆性层,这层东西超过10μm,弯一下就裂。它只跟两件事有关:温度和在该温度下的累计停留时间。
看什么:每批抽1支,在头端、中部、尾端各切一片做金相,400倍下每片测5点取均值;再配一组90°弯曲,弯心半径取2倍料厚即12mm。
合格线:化合物层不超过5μm,弯曲后外弧铜层不起皮、不开裂。
实测的三组数:470℃保温40分钟,化合物层3.2μm,弯曲合格;470℃保温90分钟,8.7μm,弯到90°外弧铜层起皮;520℃保温40分钟,12.4μm,弯到60°就裂了。也就是说温度和时间的权重差不多,宁可低温也别长时间闷在炉里。
压余那段为什么必须单独切掉、不能直接回炉当复合料用?因为它从装炉到挤压终了在筒里待的时间最长,同一支上测过,压余段的化合物层是制品中部的1.8倍。这批试制把加热炉的"整炉待机保温"改成了"按支出料",装炉到出料控制在45分钟以内,出料温度470±8℃。
第三条:切头切尾的长度,用测厚点画出来,不要拍脑袋
头端的问题是铜层还没建立稳定流动。头端0/30/60/90/120/150/180mm处的铜层读数是0.22/0.41/0.63/0.78/0.88/0.96/1.01mm——前60mm基本是废的,到180mm才爬进公差带,所以切头定180mm。
尾端反过来,是铜层变薄加缩尾风险。从尾往回0/20/40/60/100/150/200/250mm的读数是0.79/0.82/0.88/0.95/1.02/1.06/1.09/1.11mm。单看厚度,150mm以后就已经合格;但我们还是切250mm,因为尾端最后那一段要避开的不只是厚度,还有卷进去的氧化皮和铜屑。
后来做了一处小改动:起步阶段前60mm不加牵引、挤压速度从1.8m/min线性爬到3.0m/min,头端铜层的起步爬升快了,切头从180mm降到130mm,单支省0.1公斤。验证方式是连做5支,头端切130mm后第一点的铜层读数分别是0.86/0.89/0.85/0.90/0.87mm,全部落在公差带内,就把它写进了工艺卡。
第四条:清筒走几遍,看第二块清筒饼上的铜含量
挤完复合坯,筒壁上会挂一层0.02到0.05mm的铜膜。铜的熔点比铝高得多,下一支坯料推进去时这层膜不会自己化掉,会被带着走一段,然后混进下一支的头部,头端铜层能冲到1.34mm,前200mm内波动±0.18mm。
看什么:用纯铝清筒饼推,推完拿手持光谱仪在饼的外圆面上打5点取均值,测表面铜含量。
合格线:第2块清筒饼的表面铜含量不超过0.30%。
只走1遍时,第1块饼的读数是2.14%,下一支头端铜层1.34mm,超上限。走2遍时,第2块饼读到0.24%,下一支头端铜层1.05mm,正常。走2遍仍超过0.80%的情况也有过两次,那是筒壁局部有拉伤挂铜,这时候换带刮削环的清筒垫走1遍,读数能压到0.18%。
这台铝型材挤压机是2021年无锡市伟特机械设备制造厂交的,随机带的是一副纯铝清筒饼,刮削环那种是他们后来按筒径现车了一件,报过去三天就到现场,装上去试第一遍读数0.19%。做复合件之前没人觉得这副垫子有用,现在它是换模包里的固定一项。
第五条:残料分三堆放,混一堆每吨要少卖五千多
现场切下来的东西其实有三种,价值差得远。第一种是纯铝:切头切尾里的铝段、清筒饼、废型材、锯切铝屑。第二种是铜铝复合:压余、含铜的切尾段,铜铝贴在一起,冶炼厂要扣杂。第三种是纯铜屑:锯切和修模车下来的,最值钱。
上个月的三堆分别是1.8吨、0.62吨、0.11吨。分开卖的价格是19.5元/公斤、14元/公斤、52元/公斤,合计35100+8680+5720,一共49500元。如果图省事堆在一起,2.53吨全按铜铝混合料14元算,是35420元,一个月差14080元。有人问过这堆料到底能卖多少钱一吨,答案取决于你肯不肯分三个铁箱。
不合格怎么办:压余和含铜切尾单独装一只喷了红漆的铁箱,箱子上写"铜铝复合、勿混";锯切段的铜屑用磁选加风选单独收,这部分一年下来不到两吨,但单价是纯铝的2.7倍。分堆这件事不需要设备投入,需要的是让切料的人知道箱子颜色。
第六条:压余率要折进投料长度,不然账上凭空少一半成品
最后一条是账。投料长度300mm、筒腔面积8659mm²、制品截面积358mm²,挤压比24.2。
压余按42mm算,压余率14%,挤出的制品总长是6.24米;按24mm算,压余率8%,总长6.68米。定尺3米,切头130mm加切尾250mm,每支损耗0.38米。前者可用长度5.86米,只能出1根3米定尺,剩下2.86米是短尺废;后者可用长度6.30米,能出2根,只剩0.30米。
同一台机、同一支坯料,压余一项改掉,单支产出的定尺从1根变2根,成材率从46%抬到87%。试制批240支,压余从1.80公斤降到1.03公斤,单支省0.77公斤复合料,按47.7元/公斤折算36.9元/支,整批省下8856元。转量产按每月2600支算,一年是115万元,这个数字比当初询机时几家挤压机厂家报的价差还大。
下一步的动作是把投料长度从300mm提到310mm,压余仍卡在24mm,看第2根定尺能不能稳出3.05米——如果稳定,每个月可以少投84支料,光装炉次数就能省下一个班的辅助时间。




