CN1273232C

CN1273232C - 一种改进的纯铜半空心型材的制造方法及其制造用模具

Info

Publication number: CN1273232C
Application number: CN 200410017254
Authority: CN
Inventors: 董云伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: CN1539567A

Abstract

本发明公开了一种改进的纯铜半空心型材的制造方法，主要包括热挤压与冷拉伸二大工艺，其中所说的热挤压系在V型或近似V型的热挤压模(32)中进行，所说冷拉伸系在固接有拉杆的带键的芯模与设有定位槽带卷口的外模构成的冷拉组合模中进行。本发明简单实用地解决了纯铜半空心型材制造的技术难题，与现有技术相比，具有显著的技术进步：1.大幅度地提高了热挤压模与冷拉伸模的使用寿命，至少比现有技术提高3倍；2.大幅度地提高了成材率，使产品的成材率达到75%以上，至少比现有技术提高25个百分点；3.大大地提高了产品的精度，可稳定保持产品的壁厚公差≤2.5%，弯曲度≤0.5/1000；产品的道次加工率可达25%以上，产品的强度可大于300N/mm²。总之，由于本发明的技术进步，使纯铜半空心型材的加工成本大幅度降低，有利于纯铜半空型材的普遍推广应用。

Description

一种改进的纯铜半空心型材的制造方法及其制造用模具

技术领域

本发明涉及一种纯铜半空心型材的制造方法及其制造用模具，特别是一种以单动热挤压工艺与带芯模拉伸工艺生产高精度电工用纯铜半空心型材的制造方法及其制造用模具，属于金属加工、制造技术领域。

背景技术

纯铜具有仅次于银的优良导电性，晶体呈面心立方，具有良好的冷热塑加工性能；且层错能较低，位错容易扩展蓄积，加工硬化率大，制品的机械性能容易控制。纯铜的化学性质稳定，在大气、水、水蒸气中基本不受腐蚀；在海洋性气候中纯铜表面也能生成致密的保护膜，腐蚀速率不大。这些独特性质是目前电气行业对纯铜制品需求量不断上升，用途日趋广阔的重要原因。

纯铜的上述这些独特性质，使纯铜型材、特别是纯铜半空心型材成为近年来电气行业广泛推广使用的一种新型电工材料。由于纯铜半空心型材独特的结构，无论在电气性能，散热效果，刚度及使用方便等方面都大大优于传统的矩形母线，在欧美发达工业国家已开始取代矩形母线，如用于大功率高精度高可靠性电柜的C型汇流母线、用于大型水轮发电机接线端的叉形铜材、及用于安全滑触导线的H形滑触导线。我国目前仅少数外资、合资企业开始引用，但纯铜半空心型材均以进口为主。

半空心型材是金属塑性加工行业对一类以较小开口包围较大空心截面的开口管状型材的统称。

目前可以采用下列方法制造半空心型材：

对一些壁厚较薄且相等的半空心型材，可以用平板滚轧或折边成型；对另一些高温焊合性良好、且固溶强化的轻金属或铜合金也可以用带焊合室的组合模在挤压机上热挤压成型。

但对于本发明涉及的电工用纯铜半空心型材来说，因其壁厚较厚，甚至壁厚不等，且纯铜高温强度较高(б_b850℃≥20Nf/mm²)，焊合性能不良，故无法采用上述方法生产。

目前已知的生产纯铜半空心型材的方法有：

(一)以高精度厚壁铜管为母材，经金切加工获得成品；但该方法只能生产较短的、等壁厚的型材，且公差较大，强度较低，更无法生产异壁的或长条的型材。

(二)在双动挤压机上用固定针生产坯料，再经冷拉伸获得成品。目前极大多数双动挤压机采用随动针工艺生产铜管，即：芯棒(针)穿孔后，在挤压时随挤压轴与铸锭一起运动，对针的强度要求不高。而固定针挤压是芯棒(针)穿孔后，在挤压时，芯棒(针)固定在一定的位置上、与铸锭有相对运动的一种特殊生产工艺；这种工艺对设备精度与芯棒(针)的强度要求很高，仅极少生产厂家能够掌握使用。以上这两种方法的缺点是：生产费用高、效率低，且由于穿孔针的浮动使产品精度难以得到保证，成材率低。如C型型材的成材率一般仅50％左右，使得产品价格十分昂贵。所以尽管纯铜半空心型材有诸多优良性能，作为一种理想的电工材料受到设计人员的青睐，但就是由于纯铜半空心型材成材率低、价格昂贵之故，它仅用于一些重要场合，而未能被广泛使用。因此产业部门迫切希望有关的工程技术人员，提供一种更先进的制造方法，使半空心的纯铜型材不仅具有高精度、高强度、高表面质量的优点，而且具有高的成材率，能大幅降低型材的加工成本，便于在电工行业中广泛地推广应用。

发明内容

为了克服上述现有技术生产纯铜半空心型材时发生的生产费用高、效率低、产品精度难以得到保证、成材率低的缺点，本发明提供了一种改进的纯铜半空心型材的制造方法，特别是一种高精度电工用纯铜半空心型材的制造方法。按照本发明提供的方法，通过改变模具结构解决了目前存在的生产工艺难题，使电工用纯铜半空心型材的制造能象普通实心型材那样的便于挤压，又可象管材那样的便于拉伸，且精度又大大高于管材。

本发明的构思如下：

发明人在长期的实践中发现，制造纯铜半空心型材的现有技术之所以出现成材率低，产品精度差，质量不稳定等缺点，是由于现有技术的热挤压加工和冷拉抻加工过程中模具结构的科学性不够所引起的，特别是加工C型材时，问题更突出。如热挤压加工C型材坯料时，由于热挤压模的舌根处过于狭窄，舌根处截面上的应力过大，稍有不慎，挤压模的舌根处易出现变形断裂，这样必然造成成材率的降低和费用的增加；在冷拉伸过程中同样存在类似的弊病，即由冷拉伸用的模具舌根处的相对“狭窄”，舌根处的应力过大，为了缓解应力过大的问题，生产上采用多道次冷加工的方法来限制道次加工率，这样必然增加纯铜半空心型材的加工成本和导致成材率的降低；此外由于热挤压坯料的精度较低(其壁厚误差在5％以上)导致了产品精度下降。为此，发明人进行了创造性的改进，其一，放弃了习惯上使用的挤压模与成品相似设计的观念，将热挤压模设计成V型或近似V型，使热挤压模的舌根处的宽度大幅扩大，从而使热挤压模的舌形部分的面积能小于或最多等于热挤压模舌根处的轴向截面积，最终使热挤压模舌根处轴向截面上的应力大幅降低，同时还通过增设模托，保证热挤压模在热挤压过程中具有足够的强度和刚度，使模子的弹性变形也降到最低限度，从而确保热挤压所得的坯材具有良好精度和稳定的成材率；此外，根据纯铜材料的加工特性，以及不同型材的使用强度要求，热挤压所得的坯料必须为冷拉伸过程留有足够的加工裕度，这样，有利于方便准确地控制热挤压坯料进行冷拉伸加工后型材的强度。

其二，将冷拉伸模设计成一种适合于V型或近似V型坯料的冷拉伸加工的组合模，一种固接有拉杆的带键的芯模与设有定位槽带卷口的外模构成的冷拉组合模，通过该冷拉组合模将V型或近似V型的坯料依次完成径向弯曲变形和轴向定径拉伸成C型材或叉型材或H型材。由于采用带键的芯模取代固定模中的舌，舌根被演变成芯模上的键，芯模上的键与外模内侧上的定位槽之间通过公差配合连接，此时键只发挥定位的功用，不再承受拉力，冷拉伸过程中芯模所承受的力则通过固接于芯模上的拉杆来承受，拉杆的另一端固接在拉伸机的尾架上，这样的结构改进化解了固定模舌根处的巨大的弯曲应力；此外，键与定位槽之间许可的微小变形化解了可能由于坯料的壁厚尺度不均在冷拉伸过程中引起的横向剪应力，从而大幅提高了模子(冷拉模的习惯简称，这里指本发明构思的冷拉组合模)的使用寿命。

由于拉杆可以选用高强度材料来制作，能足够胜任冷拉伸过程所产生的不同应力，因而不受道次加工率的制约，换句话说，由于本发明对冷拉伸模的结构改进，使所说的冷拉组合模能一次实现型材的冷加工过程，不会因模具强度而受道次加工率的限制。其道次加工率可根据型材的强度要求在5～30％范围选取。

按照上述构思本发明是这样实现的：

本发明提供了一种改进的纯铜半空心型材的制造方法，包括热挤压工艺、组合模的冷拉伸工艺，以及辅助的校正、整型后续工艺，有效地利用纯铜固有的良好冷热塑加工性能、及其制品要以一定的冷加工率来达到设定的使用强度的特性，充分发挥其加工过程的塑性变形能力，同时也解决了制造用模具的强度问题。

现以典型的半空心型材-C型汇流母线(以下简称C型材)为例，将其制造方法说明如下：

1、采用V型或近似V型的热挤压模生产半空心型材坯料的硬模热挤压工艺

本发明改变热挤压模常规使用的相似设计方法，采用扩大模具开口(即增大舌根截面)，使模具的型腔的断面由C型变成V型或近似V型，大幅增加模具舌根的抗弯能力，从而保证模具具有足够的使用强度；同时增设舌形模托，进一步增加模具的刚度，控制模具工作时的弹性变形，并据此确定模具舌头部位的裕量。使通过硬模热挤压工艺即可获得尺寸稳定精度高的V型或近似V型坯料。该坯料可根据型材的强度要求留有足够的冷加工裕度。所说的热挤压工艺是指在带水封出口的挤压机(单动、双动均可)上，使用上述的V型或近似V型的热挤压模将加热的纯铜铸锭加工成V型或近似V型的坯料的过程。

2、采用组合模的冷拉伸工艺

由V型或近似V型的坯料变形成C型半空心型材的冷拉伸，采用固接有拉杆的带键的芯模与设有定位槽带卷口的外模构成的冷拉组合模(简称组合模或冷拉组合模)来完成冷拉伸成型过程；借助芯模上固接的拉杆，使冷拉伸过程中芯模所受的拉力全部由拉杆承载，由于拉杆的强度远高于固定模舌根处的抗弯能力，避免了舌根处的失稳断裂(对于固定模来说，舌根处的失稳断裂是不可避免的)。设在外模内侧的定位槽不仅可保证制品开口的位置公差，其与芯模上键之间的良好公差配合，又可避免因挤压坯料公差引起的拉伸变形不均所带来的问题；冷拉组合模外模内侧的卷口设计可使坯料顺滑地进入模腔，使V型或近似V型的坯料在模腔内通过弯曲、延伸、定径一次成型为半空心型材制品一C型材。冷拉组合模设计的另一特征在于：使制品能像普通管材那样方便地衬芯拉伸，而不必考虑异型材穿模拉伸头制作的困难，也不必考虑因模具强度而受道次加工率的限制。此外，热挤压所得的精度高的坯料，亦保证了冷拉伸型材的高精度；冷拉伸的道次加工率可根据工业部门对型材的不同要求，其加工率可在5～30％范围选定，以满足不同型材的各自强度要求。

为了防止冷拉伸后半空心型材可能产生的较大弯曲，宜使用可调模座的拉伸机拉伸，实现在线调直控制。

3、辅助的校直、整形后续工艺

若冷拉伸后半空心型材制品出现轻微弯曲，可在液压校直机上校直，并配以凸轮式手扳扩糟器，进行整形，这样可方便地达到产品要求的尺寸精度。

总之，由于本发明的方法采用了与现有技术不同的创新构思，从而以简捷的方法解决了高精度电工用纯铜半空心型材的生产难题，提供了一套完整而实用可靠的生产工艺，并大大降低了产品对设备的要求。一般的管棒型铜加工企业完全可以利用现有装备稍作改造按本发明方法生产纯铜半空心型材。在大幅度降低产品生产成本的同时，获得高质量的产品。这对综合性能优良的纯铜半空心型材的推广使用具有积极意义和极大的社会效益，具有显著的工业应用价值。

使用本发明的方法生产的纯铜半空心型材，不仅尺寸精度高而稳定，而且对生产装备要求较低，由一般的熟练工在普通的挤压机上即可生产出精度高于高级双动挤压机以固定针工艺生产的制品。如坯料的壁厚公差≤2.5％，这是现有技术望尘莫及的。由铸定到成品的综合成材率可达75％以上，远高于现有技术生产此类制品成材率50％的水平，并可获得强度б_b≥300N/mm²纯铜半空心型材。

对于叉型纯铜半空心型材来说，可以视作“带柄的C型材”，同样可以采用本发明的方法来制造；热挤压采用带柄的近似V型模进行生产，不仅其热挤压模的使用寿命大幅地增加，而且能获得精度高的坯料，坯料的壁厚公差≤2.5％，坯料成材率稳定在90％；冷拉伸采用类似的冷拉组合模(按相似形设计的)，能一次地完成“弯曲、延伸、定径”成材过程，冷拉伸的成材率达92.5％，其道次加工率达25～30％，完全能满足叉型强度大于300N/mm²的要求，产品的综合成材率达80％以上。

对于H型纯铜半空心型材来说，可以视作“上、下近似的双C型材”，它同样可以采用本发明的方法来制造：热挤压采用上、下近似双V型模来生产，不仅其热挤压模的寿命获得大幅度地提高，而且能获得精度高的坯料，其坯料的壁厚公差≤2.5％，坯料的成材率能稳定在90％；冷拉伸采用类似的冷拉组合模，按相似形设计的一种设有双拉杆的冷拉组合模，能一次完成“弯曲、延伸、定径”成材过程，其拉伸过程成材率稳定在92％；由于H型材的工业上的特殊要求(强度要求不高，但要求有较好的形位尺寸)，故其道次加工率宜在5～15％范围内选取；最终获得理想的高精度型材，其综合成材率达80％以上；此外，产品的表观质量亦获得大大的改善。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明方法作进一步说明，但并不限制本发明方法的使用范围。

图1是C型材截面图；

图2是叉形铜材截面图；

图3是H形滑触导线截面图；

图4是加工C型材的V型或近似V型热挤压模(型腔部分)及其A-A剖视图；

图5是与图4配套的舌型模托(型腔部分)及其B-B剖视图；

图6是加工C型材的冷拉组合模及其C-C剖视图；

图7是加工半空心型材的冷拉伸工艺示意图；

图8是液压校直机工作示意图；

图9是凸轮式手扳扩槽器工作示意图；

图10是加工叉型材使用的带柄的近似V型热挤压模及其D-D局部剖视图；

图11是图10配套的模托正视图及其E-E局部剖视图；

图12是加工叉型材的冷拉组合模示意图及其F-F局部剖视图；

图13是加工H型材使用的近似双V型(或称上下对称的近似双V型)热挤压模及其G-G局部剖视图；

图14是与图13配套的模托正视图及其H-H局部剖视图；

图15是加工H型材的冷拉组合模及其I-I局部剖视图。

图1中，1是C型材的开口(相当于模具舌根)、2是C型材的内腔(相当于模具的舌)、3是C型材的截面(相当于模具型腔)。

图4中，32是V型热挤压模、4是V型热挤压模型腔、5是定位销孔、6是舌根、7是舌、舌到舌根6所围的面积为A、8是出口锥、9是定径带、10是舌根宽度的轴向断面，其面积为W；

图5中，33是舌型模托、11是舌型模托型腔。

图6中，12是带键的芯模、13是模口卷口、14是外模、15是设在外模内侧的定位槽、16是设在芯模上的键(虚线部分)。

图7中，17是拉杆、18是拉伸头、19是夹钳、20是坯料、21是成品、34是尾架，它固定在拉伸机机座上(未图示)、拉杆17的另一端穿过尾架上的孔后用螺母35固接在尾架34上、35是螺母。

图8中，22是液压缸、23是顶头、24是待校直工件、25是热块、26是直尺。

图9中，27是待整形工件、28是开口槽、29是凸轮、30是扳手、31是护板。

由于图10、图11、图12、图13、图14、图15的设计构思分别与图4、图5、图6的设计构思一致，故不作重复叙述与标号。

C型材的开口1相当于模具舌根，C型材截面3相当于模具型腔，C型材内腔2相当于模具的舌。(作为导电和支承材料，产业部门要求C型材的导电率≥96.5％IACS(即56m/Ωmm²)，强度б_b≥250N/mm²，要求型材的弯曲度≤1.5/1000，壁厚公差≤6％，这是现有技术勉强可以达到的最好结果。)由此可见，当模具工作时，较小的舌根无法承受大面积舌所形成的弯矩而变形，是现有技术造成挤压或拉伸失败的主要原因。据此，本工艺在热挤压时，采用符合电工用纯铜质量标准的铸锭，加热到850℃左右，在带水封出口的挤压机(单动、双动均可)上，用V型热挤压模32(见图4)以常规的硬模热挤压工艺生产。由于扩大了开口距离，使模具的型腔由C型变成了V型，在舌7面积A略有增加的情况下，大幅度增加了舌根宽度的轴向断面10的面积W，这样就大大增加了模具了抗弯能力，从而有效地提高了热挤压模的使用寿命。经实测与本案相似截面的纯铜半空心型材在850℃左右挤压，当3Cr2W8V或Y4类的热作模具钢挤压模厚度为65mm时，其由模具的舌到舌根6所围的面积A与舌根宽度的轴向断面10的面积W之比值≤1.0时，便可顺利实现V型纯铜材的热挤压加工。在增设模托的情况下热挤压模的使用寿命比现有技术至少可提高3倍。

V型热挤压模32通过定位销孔5与舌型模托33定位，连成一体。

出口锥8用于减少挤压阻力，保护挤压制品不受划伤。

定径带9用于确定挤压制品的尺寸，其宽度一般为10mm左右。

增设舌型模托33(又称底模)，则可进一步减小热挤压模工作时的产生的弹性变形，使挤压坯料尺寸保持稳定。也就是在热挤压中，应根据模具材料的许用强度，设法将半空心型材的模具型腔断面设计成使用强度小于许用强度的常规型材型腔模具，在条件许可的情况下，尽可能地增加舌型模托的厚度，从而将模具的弹性变形减到最小程度。这样不但简化了模具的制作，也降低了对挤压的操作要求，避免了用固定针挤压时对设备同心度的高要求。采用整体平模(又称硬模)在带水封出口的挤压机上生产，使操作工人能及时方便地根据挤制品或压余带留型材的尺寸，及时修正模具，有效控制挤压制品的尺寸公差。同时由于水封的急冷隔氧化作用，可获得表面光洁、具有细小等轴晶粒组织，冷塑性良好的坯料。

纯铜的热加工后，呈退火状态，强度很低，只能靠冷塑加工提高强度。对C型材250N/mm²的中等强度要求，至少需要15％的冷加工率，而冷拉组合模(见图6)的型腔尺寸就是产品的截面尺寸。对冷加工成材的C型材而言：不可能再以热挤压加工相似的方式将模具根部拉开。因此由拉伸变形产生的压力，仍将在拉模的舌根部产生很大的弯矩，足以破坏细小的舌根断面，同时V型挤压制品也不能穿过C型模腔，故现有技术的固定模冷加工方法已不足取。为此，本发明采用设有拉杆17带键的芯模12取代拉模中的舌，拉杆17的抗拉强度远远高于较小舌根的抗弯能力。由于拉杆17具有足够的抗拉强度，且固定又稳定，因此也不必考虑芯模固定强度对产品道次加工率的限制。舌根也由此演变为芯模上的键16，与键16配合的定位槽15又可保证开口位置的偏差，而其配合公差则可减小挤压坯料公差对拉伸的不利影响。模口的卷口设计13增加了坯料进入模腔的变形范围，使V型坯料在无加工率变化及很少增加强度的情况下，能够顺利进入C型冷拉组合模的型腔，并按型腔的尺度变形(见图7)。

由于采用了芯模12与外模14分离的组合结构，拉伸头18只要锻成小于外模孔径，即可穿过模孔，芯模也能象拉管一样方便地进入C型材内(见图7)，而不必很困难地以铣削等方式制作异型材的拉伸引头。

夹钳19夹住拉伸头18，把坯料20拔出冷拉组合模，得到成品21。

通过冷拉组合模得到的半空心型材纵向有很好的刚度，但截面因开口造成保持力较差，故冷拉伸后如有较大的弯曲，难以通过后续工序矫正，必须采用在线调直。宜使用可调模座的拉伸机拉伸，随时对半空心型材可能出现的较大弯曲进行调直。

冷拉组合模由于形状复杂，工作强度大而不均，其材料宜采用高合金冷作模具钢制作。

对半空心型材的轻微弯曲，可在液压校直机上校直(见图8)。将待校直工件24通过垫块25旋转于直尺26上，用液压缸22驱动顶头23对半空心型材进行校直。

如果需要，可以用凸轮式手扳扩槽器对半空心型材进行整形(见图9)。将带有扳手30的凸轮29放入待整形工件27的开口槽28中，扳动扳手30使凸轮29转动，调整开口槽28的大小使达到产品要求的尺寸精度。护板31的作用是保护待整形工件27。

具体实施方式

实施例1

一种C型高精度纯铜半空心型材的制造方法，该法包括如下加工工艺：

1、增大开口的V型坯料的热挤压工艺

将符合电工用纯铜质量标准的重46kg的铸锭加热至850℃左右，在带水封出口的挤压机(单机、双动均可)上，用V型热挤压模32以常规的硬模热挤压工艺生产。V型热挤压模32的型腔为V型，其开口大于C型材要求的开口。其由模具的舌到舌根6所围的面积A与舌根宽度的轴向断面10的面积W之比值≤1.0。

V型热挤压模32通过定位销孔5与舌型模托33定位，连成一体。

出口锥8用于减少挤压阻力，保持挤压制品不受划伤。

定径带9用于确定挤压制品的尺寸，其宽度一般为10mm左右。

V型热挤压模32设有舌型模托33，舌型模托33可以进一步有效控制模具工作时的弹性变形，舌型模托33的厚度约为65mm。以硬模挤压工艺即可获得尺寸稳定的精度高的V型坯料40.5kg。成材率达88％，坯料壁厚公差小于2.5％。坯料为进一步冷拉伸加工可留有5～30％的加工裕度。

2、组合模冷拉伸工艺

V型坯料变形成C型半空心型材的冷拉伸，采用固接有拉杆的带键的芯模与设有定位槽带卷口的外模构成的冷拉组合模。冷拉组合模采用芯模12与外模14分离的组合结构，外模的内侧带有模口卷口13，可使坯料顺滑地进入模腔，保证变形均匀。

带键16的芯模12取代固定模中的舌，芯模12上还固接有拉杆17，芯模12放入C型材内；芯模上的键16通过定位槽15定位于外模14的内侧；拉杆17的另一端藉助螺母35固接于尾架34上，尾架34则固定于拉伸机的机座上。

将拉伸头18锻成小于外模孔径，穿过模孔；夹钳19夹住拉伸头18，把坯料20拔出冷拉组合模，得到成品21重37.5kg。冷拉伸工序的成材率达92.5％以上。

在冷拉伸过程中，为了及时矫正冷拉伸后半空心型材可能产生的弯曲宜使用带可调模座的拉伸机拉伸，随时实现在线调直。

3、辅助的校直、整形后续工艺

对半空心型材的轻微弯曲，可在液压校直机上校直(见图8)。将待校直工件24通过垫块25放置于直尺26上，用液压缸22驱动顶头23对半空心型材进行校直，保证产品的弯曲度≤0.5/1000。

如果需要，可以用凸轮式手扳扩槽器对半空心型材进行整形(见图9)。将带有扳手30的凸轮29放入待整形工件27的开口槽28中，扳动扳手30使凸轮29转动，调整开口糟28的大小使达到产品要求的尺寸精度可保持产品的综合成材率达80％以上。

实施例2

一种C型高精度纯铜半空心型材的制造方法，除了采用重32kg纯铜铸锭进行加工外，其余加工过程中所用的热挤压模、冷拉组合模以及后续辅助的校直、整形机等工艺条件均同实施例1。

通过由图5模托增强的图4所示的V型热挤压模，可热挤压获得尺寸稳定的精度高的V型坯料27.5kg，坯料成材率达85％，坯料的壁厚公差小于2.5％，坯料为进一步冷拉伸留有15％的加工裕度；通过图6所示的冷拉组合模、按图7所示加工半空心型材的冷拉伸工艺加工，可获得高精度的C型材25kg，成材率达90％，C型材壁厚公差小于2.5％；由于拉伸过程是在可调模座的拉伸机上进行，能实现在线调直，因而避免了C型材在拉伸过程中过度弯曲，保证C型材具有轻微的弯曲度；

通过图8所示的液压校直机，对C型材的轻微弯曲进行校直，可保证C型材的弯曲度≤0.5/1000；如需要，还可以通过图9所示的凸轮式手扳扩槽器整形，使C型材的综合成材率达76％。

实施例3

一种叉型纯铜半空心型材的制造方法，该法加工工艺类同实施例1。当以符合电工用纯铜质量标准的重60kg的铸锭，按实施例1相同的条件加工时，通过由图11所示的模托增强的图10所示的加工叉型纯铜材使用的近似V型热挤压模，可热挤压获得尺寸稳定的精度高的叉型材坯料(近似V型或称Y型)54kg，坯料成材率为90％。坯料为进一步冷加工成形留有25％以上的加工裕度，足够的冷加工裕度是保证叉型材具有300N/mm²以上高强度的必要条件。

通过图12所示的加工叉型纯铜半空心型材使用的冷拉组合模，按类似于图7所示的加工半空心型材的冷拉伸工艺加工，可获得高精度叉型材50kg，其成材率达92.5％。叉型材的道次加工率为25～30％，强度б_b≥300N/mm²，壁厚公差≤2.5％。

通过图8所示的液在校直机对叉型材的轻微弯曲进行校直，保证叉型材的弯曲度≤0.5/1000；如需要亦可以进行整形处理，使叉型材的综合成材率稳定在80％以上。

实施例4

一种H型纯铜半空心型材的制造方法，该法的加工工艺类同实施例1。当以符合电工用纯铜质量标准重49kg的铸锭，并按实施例1相同的条件加工时，通过由图14所示模托加强的图13所示的加工H型纯铜型材使用的近似双V型的热挤压模，可热挤压获得尺寸稳定的精度高的近似双V型坯料44.5kg，坯料的成材率为90％。坯料为进一步冷加工成形留有足够的加工裕度，可根据用户的不同要求，在5～15％范围内设定。

通过图15所示的加工H型纯铜材使用的冷拉组合模，按类似于图7所示的加工半空心型材的设有双拉杆的冷拉组合模中进行冷拉伸加工，可获得高精度的H型材41kg，成材率为92％，壁厚公差≤2.5％。

如需要通过图8所示的液压校直机，对H型材的轻微弯曲进行校直，保证H型材的弯曲度≤0.5/1000。H型型材的成材率稳定在80％以上。

由上可见：本发明的方法，简单实用地解决了纯铜半空心型材制造过程中技术难题，与现存技术相比，至少具有三大技术进步：

1、大幅提高了热挤压模与冷拉伸模的使用寿命，实践证明了至少比现有技术提高3倍。

2、大幅度地提高了成材率，特别是C型材的冷加工，由于将冷拉伸的多道次加工变成单道次加工，使产品的综合成材率稳定在75％以上，至少比现有技术提高了25个百分点。

3、大大提高了产品精度，可稳定地保持产品的壁厚公差≤2.5％，弯曲度≤0.5/1000；产品的道次加工率可达25％以上直至30％，产品的强度可大于300N/mm²。

总之，由于本发明的技术进步，使纯铜半空心型成材的加工成本大幅度降低，有利于纯铜半空心型材普遍推广应用。

Claims

1、一种改进的纯铜半空心型材的制造方法，包括热挤压、冷拉伸工艺，其特征在于：热挤压是在带水封出口的挤压机上，使用V型或近似V型的热挤压模(32)，将加热的纯铜铸锭挤压成V型或近似V型的半空心型材的坯料(20)；冷拉伸系在拉伸机上，使用固接有拉杆的带键的芯模与设有定位槽带卷口的外模构成的冷拉组合模，将上述坯料(20)制成半空心型材成品(21)，包括先将上述坯料(20)的拉伸头(18)锻成小于冷拉组合模的外模孔径，便于拉伸头(18)穿过模孔，然后通过夹钳(19)夹住拉伸头(18)，把坯料(20)拔出冷拉组合模，一次完成坯料(20)的弯曲、延伸、定径过程，得到半空心型材成品(21)。

2、根据权利要求1所述的纯铜半空心型材的制造方法，其特征在于该方法还包括将所述的成品(21)在液压校直机上校直和用凸轮式手扳扩槽器进行整形；成品(21)在液压校直机上校直时，是将待校直工件(24)通过垫块(25)放置于直尺(26)上，用液压缸(22)驱动顶头(23)校直；用凸轮式手扳扩槽器进行整形时，是将带有扳手(30)的凸轮(29)放入待整形工件(27)的开口槽(28)中，扳动扳手(30)使凸轮(29)转动，调整开口槽(28)的大小。

3、根据权利要求1、2所述的纯铜半空心型材的制造方法，其特征在于冷拉伸是在可调模座的拉伸机上进行。

4、根据权利要求1、2所述的纯铜半空心型材的制造方法，其特征在于根据工业部门对型材的不同要求，其冷拉伸的道次加工率在5～30％范围内选取，以满足不同型材的各自的强度要求。

5、根据权利要求4所述的纯铜半空心型材的制造方法，其特征在于所说冷拉伸的道次加工率宜在15～25％范围内选取。

6、根据权利要求1、2所述的纯铜半空心型材的制造方法，其特征在于通过使用近似V型的热挤压模，先将纯铜铸锭热挤压加工成叉型材用的坯料，然后使用叉型材的冷拉伸组合模将上述的叉型坯料冷拉伸成叉型材；其冷拉伸的道次加工率为25～30％，以满足产品强度≥300N/mm²的要求。

7、根据权利要求1、2所述的纯铜半空心型材的制造方法，其特征在于通过使用近似V型的热挤压模，先将纯铜铸锭热挤压加工成H型材用的近似双V型的坯料，然后使用加工H型材的冷拉伸组合模将上述坯料冷拉伸成H型材；其冷拉伸的道次加工率宜在5～15％范围选定，以满足产品表观质量的要求。

8、一种制造纯铜半空心型材用模具，包括热挤压模和冷拉组合模，其特征在于：所说的热挤压模为一种V型或近似V型的热挤压模，即指热挤压模(32)的型腔被设计成V型或近似V型，其开口远大于C型材的要求的开口，由模具的舌根(6)所围的面积A与舌根宽度的轴向断面(10)的面积W之比值≤1.0；V型或近似V型热挤压模(32)上还设有舌型模托(33)，并通过定位销孔(5)使V型或近似V型热挤压模(32)与舌型模托(33)定位，连成一体；所说的冷拉组合模为一种由固接有拉杆的带键的芯模与设有定位槽带卷口的外模构成的冷拉组合模，即冷拉组合模采用芯模(12)与外模(14)分离的组合结构，外模口设有模口卷口(13)，芯模(12)上固接有拉杆(17)，芯模(12)在半空心型材制造时置于半空心型材内，芯模上的键(16)通过定位槽(15)定位于外模(14)的内侧，拉杆(17)的另一端穿过尾架上的孔后用螺母(35)固接在尾架(34)上，尾架(34)则固接在拉伸机的机座上。

9、根据权利要求8所述的制造纯铜半空心型材用模具，其特征在于冷拉组合模采用高合金冷作模具钢制作。