銅排表面質量的影響因素及控制方法

黃路稠，高育紅

（佛山市華鴻銅管有限公司，廣東佛山528234）

銅排（也稱銅母線）產品主要應用于電力、電子、通訊、散熱、模具等行業。隨著國民經濟的發展和市場競爭的日益激烈，用戶對銅排產品表面質量的要求越來越高，現行國家標準中，對銅排表面質量的宏觀描述已不能完全覆蓋市場對銅排產品表面質量的要求[1]。通過銅排質量投訴信息的數據統計分析，表面質量（指斑點、凹坑、劃痕、色差和缺損等缺陷）投訴占投訴次數的30.92%。表面質量不但是用戶第一感官的美觀要求，更是下游用戶對產品生產工藝及質量的要求。需要通過對銅排生產過程中表面質量的影響因素進行工藝優化與改進，減少或避免銅排表面缺陷。

1 銅排的表面質量標準

銅排采用的標準是GB/T5585.1—2005《電工用銅、鋁及其合金母線第1部分：銅和銅合金母線》，對表面質量要求是“銅排表面應光潔、平整，不應有與良好工業產品不相稱的任何缺陷。銅排圓角、圓邊處不應有飛邊、毛刺及裂口?！奔庸み^程中，由于工藝、裝備、管理和操作等因素，目前仍然主要依靠有經驗的人員檢驗，進行人工目視檢查。雖然產品標準規定比較全面，檢測方法也比較靈活，但可操作性差，不能完全覆蓋用戶市場對產品質量的要求。

2 銅排的表面質量指標

銅排表面質量可分為表面光潔、表面平整和表面缺陷3個主要方面，它與銅屬性、生產工藝、生產管理和生產環境密不可分[2]。

2.1 銅排坯料表面光潔的影響因素

銅排坯料目前主要采用連續擠壓法生產，坯料表面采用冷卻劑+酒精進行冷卻。加入少量酒精到冷卻劑中，可以減少氧化物，獲得所要求的表面[3]。在連續擠壓冷卻過程中，酒精會隨著冷卻劑溫度的升高而加劇揮發，并造成坯料表面的氧化，直接影響銅排的表面質量，導致生產成本增加。

2.2 拉伸模具的潤滑

金屬拉伸加工過程中，工具與工件表面之間產生相對運動，從而發生摩擦，必須進行恰當的潤滑，這種潤滑也叫工藝潤滑[4]。目前，銅排拉伸時主要采用傳統的拉伸油搭配使用，由于傳統的拉伸油主要有礦物質油、可揮發性油、硼化皂基化合物等。其中礦物質油難混合、含有有害和易燃成分、難于清洗和直接焊接等缺點。而可揮發性油易燃、有毒，對工具保護作用小，增加了車間揮發性有機化合物（VOC）的含量，環境質量嚴重下降。

2.3 生產及儲運過程中防護不當產生的表面缺陷

生產過程中產品防護不當，產品直接與鐵或尖銳物接觸，導致銅排表面出現磕碰傷缺陷。生產流程規劃不合理，產品轉運次數多，產品不斷擺動或移動，使相鄰的銅排表面不斷產生相互摩擦，導致銅排表面出現劃傷、擦傷。

2.4 包裝質量

普通銅排（含散裝銅排）因包裝不緊固，在裝卸吊運、產品運輸中銅排與銅排間產生摩擦，導致產品表面產生磕碰傷、劃傷，特別是在運輸過程中產生的靜電擊傷（灼傷黑點）。

3 銅排表面質量的過程控制

表面質量控制是銅排生產到產品包裝的全過程控制，是精細管理、精心操作的系統工程，每個工序都是控制產品表面質量的關鍵。

3.1 確保連續擠壓機冷卻系統正常

采用潤滑助劑液+水進行坯料冷卻，連續擠壓機冷卻系統是否正常，對坯料表面的質量影響甚大。一是改造連續擠壓機冷卻水路，確保冷卻水溫處于理想狀態；二是結合生產實際，采用潤滑助劑液+水進行合理配比，冷卻坯料表面。通過連續擠壓機冷卻水路的改造與潤滑助劑液的配合使用，坯料表面質量有明顯的改觀，坯料表面光潔明亮，無氧化。冷卻系統改進前后坯料表面對比見圖1、圖2。

圖1 未改進冷卻和潤滑的坯料表面Fig.1 Billet surface without improving the cooling and lubrication

圖2 改進冷卻和潤滑后的坯料表面Fig.2 Billet surface after improving the cooling and lubrication

3.2 采用水基型潤滑劑進行拉伸模具的潤滑

采用水基型潤滑劑進行拉伸模具的潤滑，此潤滑劑屬于水溶性拉伸油。水溶性拉伸油具有極高的潤滑效果，在塑性變形中不斷提供高效潤滑減摩膜，能有效地提高產品的表面質量，有效地減少劃痕、劃傷等現象的發生。具有超強的極壓抗磨性能，有利于保護模具，延長模具壽命。冷卻性能良好，拉伸油完全溶解于水，大大節約了綜合使用成本。易清洗型產品，經濟安全、穩定效果好，清潔車間環境。滲潤性極高，能有效地改善產品的粗糙度和精度。卓越防銹性能，不會腐蝕敏感金屬。環保型產品，添加劑不含硫、磷，符合環保要求，對皮膚無任何影響。由于潤滑劑中含有大量的水，易變質，在使用過程中要注意維護和監測，按規定要求定期更換。通過對水基型潤滑劑的使用，銅排表面色澤光潔、均勻統一，表面質量有了明顯的改觀。改用拉伸模具潤滑油的表面質量前后對比見圖3。

圖3 水基型潤滑劑與傳統潤滑油的拉伸表面對比Fig.3 Comparison of tension surfaces between waterbased lubricant and conventional lubricant

3.3 優化生產流程及工藝路線，減少吊運

為避免銅排表面不在拉伸、矯直、鋸切、包裝等生產過程中或轉運中產生劃傷、碰傷、擦傷，需要合理安排生產工藝，選擇最適宜的工藝路線，減少吊運次數，減少銅排表面的二次損傷。凡與產品直接接觸的地方均用軟膠或布包裹，避免銅排表面磕傷、碰傷和擦傷。每層銅排表面均用無紡布隔層，以保證銅排表面不擦傷。

3.4 優化包裝方式

實行標準化包裝，以長度6000mm銅排為標準，采取每吊5處等距紡織帶包扎加PVT帶打包緊固的方式，即改變之前銅排散裝或僅用薄膜簡易包扎的方式。其他長度的銅排，采取3～5處等距紡織帶包扎加PVT帶打包緊固，最少不小于3處，通過包裝方式的優化，避免銅排表面的磕碰傷、劃傷或擦傷，特別是避免了運輸過程中產生的靜電擊傷（灼傷黑點）。包裝方式優化前后對比見圖4和圖5。

4 銅排表面質量檢測

目前，銅排表面質量的檢測均依靠操作工、檢驗員目視進行觀察和判斷，缺乏統一標準和量化概念。雖然對銅排表面質量的要求越來越高，但加工過程中由于工藝、裝備、管理和操作等因素的影響，銅排表面質量的可控性和檢測結果的準確性仍然不是很理想。隨著用戶對銅排表面質量的量化要求和現代化生產管理的需要，依靠操作工、檢驗員目視進行觀察和判斷銅排表面質量的檢查方法最終必然被淘汰，以機器視覺為核心的板帶材表面缺陷檢測技術已成為目前研究的重點[5]，將在行業內進一步推廣與使用。

圖4 包裝方式未優化（易散開）Fig. 4 Packaging without optimization (easily scatting)

圖5 包裝方式優化后（整潔且美觀）Fig. 5 Optimized packaging method (neat and beautiful)

5 結 論

（1）隨著市場競爭的日趨激烈和對銅排表面質量的要求越來越高，高表面質量已成為衡量銅排質量的重要指標。

（2）銅排表面質量的控制與提高是一項綜合工程，涉及到生產工藝、設備水平、生產環境和人員素質等多方面因素，只有各方面各環節密切配合，避免各種不利因素的發生，才能得到較好的銅排表面質量。坯料表面光潔程度、拉伸潤滑、生產過程的各工序防護以及包裝方式是影響銅排表面質量的主要因素，通過對生產過程的工藝優化與改進，精細管理，精心操作，銅排表面質量較未工藝優化與未改進前有顯著的提高，表面缺陷投訴次數由原來的30.92%下降至17.54%。

（3）在線表面缺陷自動檢測技術是銅排生產中表面質量檢測的理想設備，它實現了銅排表面缺陷的量化，為產品表面質量的判定、工藝的優化提供了依據，大大提高了產品的質量信譽。采用在線表面缺陷自動檢測技術代替目視的檢測方法將在行業內進一步得到推廣與使用。