加熱溫度和工具形狀對(duì)擠壓不銹鋼管質(zhì)量的影響有哪些

  擠壓溫度選自被擠壓金屬的最高塑性范圍。低塑性金屬和合金的擠壓溫度范圍非常狹窄。在選擇玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)，對(duì)于塑性以及低塑性鋼種的溫度區(qū)域處于嚴(yán)格的有限范圍內(nèi)。變形金屬溫度的任何變化都會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑劑熔化程度（黏度的變化，潤(rùn)滑劑的使用狀態(tài)會(huì)使擠壓力數(shù)值和擠壓制品表面質(zhì)量受到影響：如當(dāng)玻璃潤(rùn)滑劑在擠壓金屬的溫度為1180℃時(shí)，曾得到較高的擠壓不銹鋼管的表面質(zhì)量和較低的擠壓力；而當(dāng)擠壓溫度為1140℃和1220℃時(shí)，擠壓力增大，擠壓制品表面質(zhì)量惡化。因?yàn)椋?dāng)?shù)蜏貢r(shí)，潤(rùn)滑劑不易熔化；而當(dāng)溫度太高時(shí)，潤(rùn)滑劑的黏度和屏幕性能下降。因此，加熱溫度的變化必須要伴隨著潤(rùn)滑劑成分和相應(yīng)改變，以調(diào)整玻璃潤(rùn)滑劑的黏度適合于擠壓溫度的改變。

  圖中所示為擠壓速度b=350mm/s, 延伸系數(shù)μ=14.5時(shí)，玻璃潤(rùn)滑劑黏度和擠壓不銹鋼管表面質(zhì)量的關(guān)系。由圖可以看出，不銹鋼管的最高內(nèi)表面質(zhì)量及外表面的最高質(zhì)量對(duì)應(yīng)于黏度為75~85Pa·s的玻璃潤(rùn)滑劑。目前對(duì)于鋼擠壓消耗量最大的工模具是擠壓模的孔型設(shè)計(jì)存有以下兩種基本觀點(diǎn)：

 1. 擠壓模的孔型設(shè)計(jì)以保證最低的擠壓力為出發(fā)點(diǎn)；

 2. 擠壓模的孔型設(shè)計(jì)以保證成品橫斷面上金屬顆粒流速的最低不均勻性原則為出發(fā)點(diǎn)。以此來確定擠壓模的基本形式的基本參數(shù)－擠壓模內(nèi)孔的中心線和錐體母體之間的錐角α(入口錐角）。

 俄羅斯普羅佐羅夫的研究指出，擠壓模的入口錐角度和定徑帶的寬度對(duì)擠壓力的影響不大。因此，在設(shè)計(jì)擠壓模時(shí)，應(yīng)以獲得不形成“停滯區(qū)”缺陷的優(yōu)質(zhì)制品為出發(fā)點(diǎn)。為了預(yù)防“停滯區(qū)”的形成，有人認(rèn)為，擠壓模錐角應(yīng)為α=60°。但是使用硅酸鹽作為潤(rùn)滑劑時(shí)，要求從調(diào)節(jié)進(jìn)入變形區(qū)潤(rùn)滑劑的數(shù)量的可能性方面來考慮擠壓模的孔型設(shè)計(jì)。浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員內(nèi)則指出，擠壓不銹鋼管的外表面質(zhì)量取決于變形區(qū)內(nèi)潤(rùn)滑劑的數(shù)量。潤(rùn)滑劑不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致劃傷，而潤(rùn)滑劑過剩時(shí)，會(huì)引起鋼管表面缺陷。他提出采用特殊結(jié)構(gòu)的擠壓模設(shè)計(jì)來調(diào)整變形區(qū)的潤(rùn)滑劑層的厚度，并推薦采用“雙重?cái)D壓?！?，即擠壓模的第一個(gè)直徑比第二個(gè)直徑大出1.5mm,使多余的潤(rùn)滑劑留在擠壓模1之間的環(huán)形溝槽內(nèi)，以及能保持潤(rùn)滑劑在錐形部分具有集中溝槽的擠壓模2內(nèi)。但是，尼科波爾南方鋼管廠古里亞耶夫認(rèn)為，浙江溫州不銹鋼管廠家推薦的雙重?cái)D壓模在生產(chǎn)條件下不可能有效。

 在美國(guó)專利No.2907457、No.2971644中，波·科克斯指出，擠壓模的入口錐度對(duì)擠壓制品的表面質(zhì)量有影響。因此，他研究了在使用不同的玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)，擠壓模入口錐度對(duì)擠壓不銹鋼管的質(zhì)量影響。通過具有入口錐角為67.5°、60°、45°和90°(平面模）的擠壓模及其相應(yīng)的玻璃墊進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果表明，使用平面模時(shí)，能保證得到外表面在全長(zhǎng)上比較一致質(zhì)量的管材。而入口錐角為60°、67.5°、90°的擠壓模進(jìn)行擠壓時(shí)，擠壓力的區(qū)別不大（相差在5%~10%范圍內(nèi)）。

 當(dāng)采用α≤45°的擠壓模時(shí)，如果潤(rùn)滑墊的形狀與擠壓模的入口形狀相似，則由于坯料端部在擠壓開始時(shí)頂壞和頂出潤(rùn)滑墊，或者是坯料前尖端的快速冷卻，會(huì)使擠壓過程的進(jìn)行遇到困難。

 采用α=90°的擠壓模時(shí)潤(rùn)滑劑能均勻流入，是因?yàn)楫?dāng)連續(xù)擠壓時(shí)，能成定并壓授和擠壓筒內(nèi)襯配合區(qū)域多余的潤(rùn)滑劑在平面模上能夠?yàn)槠涮峁└嗉s能的排擠條件。

  當(dāng)采用平面模時(shí)，只有同時(shí)使用具有最佳黏度的玻璃潤(rùn)滑劑，才能獲得具有高表面質(zhì)量的擠壓制品。對(duì)各種黏度的玻璃潤(rùn)滑劑的試驗(yàn)研究表明，玻璃潤(rùn)滑劑過度的熔化或者由于低黏度引起的潤(rùn)滑劑的屏幕特性不足，也會(huì)導(dǎo)致無論是錐形模還是平面模擠壓后不銹鋼管表面質(zhì)量的惡化。

 采用平面擠壓模時(shí)，同時(shí)要求遵守當(dāng)擠壓時(shí)防止在擠壓模和擠壓筒配合區(qū)內(nèi)發(fā)生金屬環(huán)狀缺口。試驗(yàn)表明，最有效的是采用復(fù)合擠壓模，即“平－錐擠壓?！?，其錐形部分的角度為45°~60°,以便保持其平面部分的寬度在20~22mm范圍內(nèi)。

 由于使用了玻璃潤(rùn)滑劑，在過渡圓柱形定徑帶部分處的圓角半徑的變化受到限制。該半徑的過量減小會(huì)影響潤(rùn)滑劑的工作條件，因?yàn)樵阡J角邊緣處更有可能破壞潤(rùn)滑薄膜的密實(shí)性。圓角半徑的增加，會(huì)伴隨擠壓模高度的增加，而導(dǎo)致擠壓模的過量消耗。當(dāng)使用直徑為140~250mm的擠壓筒擠壓時(shí)，最可行的圓角半徑可以認(rèn)為是8~10mm。