不銹鋼管擠(ji)壓(ya)模是擠(ji)壓(ya)工模具中最易損壞的模具。只有在具有擠(ji)壓(ya)模的使用過程中所(suo)承受(shou)的負荷和溫度(du)變化(hua)方面的數據(ju)的條件下，才(cai)能有充分的根據(ju)來選擇制(zhi)造擠(ji)壓(ya)模的材料。
早在20世紀60年代末，德國的礦業研究院和格勒迪茨鋼廠，俄國的巴爾金中央黑色冶金科學研究院，全蘇不(bu)銹(xiu)鋼管科學研究所和尼科波爾南方不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管廠，以及捷克斯洛伐克的黑色冶金科學研究院和切爾可夫冶金廠共同進行了這方面的試驗研究工作。
為了(le)確定擠(ji)壓模(mo)(mo)截面上各(ge)點(dian)(dian)（圖7-41)的(de)溫度(du)，采用帶有(you)熱(re)(re)電(dian)(dian)偶槽(cao)的(de)分塊結構的(de)模(mo)(mo)子(zi)(zi)，帶有(you)直徑為0.3~0.5mm導(dao)線的(de)Cr-Al熱(re)(re)電(dian)(dian)偶安放(fang)在(zai)模(mo)(mo)子(zi)(zi)壓縮(suo)錐的(de)起(qi)點(dian)(dian)和(he)(he)中點(dian)(dian)（點(dian)(dian)1、點(dian)(dian)2),圓錐到定徑帶的(de)過渡處（點(dian)(dian)3)和(he)(he)模(mo)(mo)壁(bi)內（點(dian)(dian)4).在(zai)點(dian)(dian)1~3的(de)熱(re)(re)電(dian)(dian)偶的(de)端點(dian)(dian)安置在(zai)距(ju)離模(mo)(mo)子(zi)(zi)表(biao)面深度(du)1.5mm處。焊接(jie)好(hao)已(yi)接(jie)上導(dao)線的(de)熱(re)(re)電(dian)(dian)偶，用由氧化(hua)鋁和(he)(he)水(shui)玻璃的(de)混合物制成(cheng)的(de)絕緣物質填(tian)滿熱(re)(re)電(dian)(dian)偶槽(cao)。然后把兩(liang)塊半模(mo)(mo)焊接(jie)起(qi)來。
為了(le)校準熱電(dian)偶，把裝配(pei)好的模子放在(zai)有固定溫度的恒溫器中(zhong)。熱電(dian)偶測出數值的記(ji)錄由(you)H-700示波器完成，在(zai)記(ji)錄溫度的同時還記(ji)錄了(le)擠壓(ya)力(li)。
在擠壓CT3和06Cr18Ni11Ti鋼坯料時，坯料在有保護氣氛的爐子中加熱到1180~1200℃,擠壓筒的直徑為80mm、120mm,擠壓比為4、7.1、16。
個別測量擠(ji)壓模溫度的試驗是在擠(ji)壓鉬合(he)金(jin)ZrMo-2A時(shi)(shi)進(jin)行(xing)的。鉬合(he)金(jin)擠(ji)壓時(shi)(shi)，采用石墨墊(dian)進(jin)行(xing)無壓余擠(ji)壓。
研究了(le)擠(ji)壓(ya)模受熱(re)程度與(yu)所用(yong)玻璃潤滑劑的(de)黏度、延伸系(xi)(xi)數、擠(ji)壓(ya)速度和其他參數之(zhi)間的(de)關系(xi)(xi)。擠(ji)壓(ya)時擠(ji)壓(ya)模的(de)受熱(re)情況示于圖7-41.
在(zai)(zai)采用玻璃(li)潤滑劑擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)不(bu)銹(xiu)鋼坯(pi)料的(de)(de)條件下，擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)受(shou)熱(re)(re)的(de)(de)一般情況示于圖(tu)7-41,由圖(tu)可知：（1)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)之前擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)上存(cun)在(zai)(zai)著體積上不(bu)均(jun)勻的(de)(de)熱(re)(re)場(chang)，這是(shi)(shi)在(zai)(zai)冷(leng)模(mo)(mo)(mo)子與被(bei)加(jia)熱(re)(re)到(dao)(dao)350℃的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒接觸(chu)(chu)之后建立的(de)(de)。這時(shi)，模(mo)(mo)(mo)子的(de)(de)最(zui)(zui)(zui)大受(shou)熱(re)(re)（約280℃)發生(sheng)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子同擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒直接接觸(chu)(chu)的(de)(de)部位（點(dian)(dian)1),而最(zui)(zui)(zui)小(xiao)(xiao)受(shou)熱(re)(re)發生(sheng)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子內部（點(dian)(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程中，來自變形坯(pi)料的(de)(de)流作用到(dao)(dao)模(mo)(mo)(mo)子上，此(ci)熱(re)(re)流經過潤滑墊發生(sheng)作用，而潤滑墊的(de)(de)厚度(du)從(cong)點(dian)(dian)1到(dao)(dao)點(dian)(dian)3逐漸(jian)減小(xiao)(xiao)。因(yin)此(ci)，模(mo)(mo)(mo)子工作圓(yuan)錐表(biao)面的(de)(de)受(shou)熱(re)(re)是(shi)(shi)不(bu)均(jun)勻的(de)(de)。最(zui)(zui)(zui)大的(de)(de)溫度(du)增加(jia)ΔT發生(sheng)在(zai)(zai)圓(yuan)錐部位到(dao)(dao)定徑帶的(de)(de)過渡處(chu)（點(dian)(dian)3),此(ci)處(chu)潤滑劑層最(zui)(zui)(zui)薄。在(zai)(zai)表(biao)面層，該區域的(de)(de)溫度(du)增加(jia)到(dao)(dao)300℃,而在(zai)(zai)深(shen)度(du)1.5mm處(chu)T3為(wei)(wei)200℃.在(zai)(zai)點(dian)(dian)1和點(dian)(dian)2處(chu)，ΔT的(de)(de)數值不(bu)超過20~30℃.因(yin)此(ci)，模(mo)(mo)(mo)子上最(zui)(zui)(zui)大受(shou)熱(re)(re)處(chu)是(shi)(shi)區域3,該處(chu)表(biao)面層的(de)(de)溫度(du)達500℃,在(zai)(zai)深(shen)度(du)1.5mm的(de)(de)層面平均(jun)溫度(du)為(wei)(wei)400℃.
試驗時，采用以(yi)下材(cai)料制作擠壓(ya)模具(ju)：GW工具(ju)鋼(gang)、鎳基(ji)和(he)難熔金屬(shu)為基(ji)的(de)(de)(de)耐熱(re)合金。這些材(cai)料的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)極(ji)限(xian)(xian)σ,和(he)溫度(du)的(de)(de)(de)關系示于圖7-42.從圖中可以(yi)看出，熱(re)穩定(ding)性最(zui)好的(de)(de)(de)工具(ju)鋼(gang)3Cr2W8V可以(yi)應用在不超過(guo)600℃的(de)(de)(de)受熱(re)溫度(du)下，超過(guo)該(gai)溫度(du)將引起此鋼(gang)強(qiang)度(du)極(ji)限(xian)(xian)的(de)(de)(de)急劇下降。
鎳基耐熱合金(jin)在800℃下可以(yi)(yi)保持(chi)足(zu)夠高的強(qiang)度。在加熱到900℃時，這類(lei)合金(jin)還可以(yi)(yi)在不超(chao)過600MPa的載荷下工作。
鉬基高(gao)溫合金表現出強度性能在很寬的溫度范圍內的穩定性，但其強度水平明顯地低于鎳基高溫合金。只有在1000℃以上的溫度時，鉬合金才具有比Ni-monic 合金更高的強度，但其應用受到擠壓時單位壓力不應當超過400MPa的限制。
為了確定圖(tu)7-41試驗(yan)材(cai)料的(de)耐磨(mo)性，將(jiang)其制(zhi)作成(cheng)模環進行試驗(yan)。模環由鉬合(he)金ZrMo-2A和ZrMo-5、高(gao)溫(wen)合(he)金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工具鋼3Cr2W8V制(zhi)成(cheng)。另外還試驗(yan)了硬(ying)質合(he)金WCo25B模環。套環由3Cr2W8V 鋼制(zhi)成(cheng)并經熱處理，HRC=42~44.各(ge)種(zhong)材(cai)料的(de)模環的(de)硬(ying)度列于表(biao)7-7中。
模(mo)(mo)(mo)環(huan)以0.08~0.10mm的(de)(de)過盈量(liang)被(bei)壓入套環(huan)中。以模(mo)(mo)(mo)孔直徑(jing)的(de)(de)變化作(zuo)為評定模(mo)(mo)(mo)子(zi)磨損的(de)(de)標準(zhun)。采用(yong)最佳(jia)成(cheng)分(fen)的(de)(de)潤滑(hua)(hua)劑(ji)在(zai)擠壓不銹鋼坯料的(de)(de)條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)進行試(shi)(shi)驗。為了(le)研究模(mo)(mo)(mo)環(huan)在(zai)更加嚴酷的(de)(de)工作(zuo)條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)工作(zuo)的(de)(de)情況(kuang)，進行了(le)無潤滑(hua)(hua)劑(ji)擠壓試(shi)(shi)驗。此時在(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)點3部位的(de)(de)受熱溫度達到800~900℃.組(zu)合模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)試(shi)(shi)驗表明(ming)，在(zai)第一批材料擠壓后(hou)，鉬合金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)過盈量(liang)減(jian)少，并發現模(mo)(mo)(mo)孔直徑(jing)略有(you)減(jian)小；但在(zai)以后(hou)的(de)(de)數次擠壓后(hou)，模(mo)(mo)(mo)孔沒有(you)發生變化，模(mo)(mo)(mo)環(huan)出(chu)現破(po)裂(lie)，而模(mo)(mo)(mo)環(huan)裂(lie)紋的(de)(de)存(cun)在(zai)卻沒有(you)影響其工作(zuo)能力。
高溫合(he)金(jin)CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也(ye)發生了帶有相應的模孔直徑不(bu)大地減小。但此過程沒有伴隨模環裂紋的形成(cheng)。
硬質(zhi)合金模(mo)環(huan)（WCo25B)工(gong)作(zuo)過程中并不會(hui)減(jian)小(xiao)直徑，相應地，尺(chi)寸(cun)也不會(hui)改變，但(dan)經第一次(ci)擠壓后，模(mo)環(huan)表面(mian)會(hui)產(chan)生網(wang)狀裂紋。
鉬(mu)合(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環由于減(jian)徑(jing)(jing)引起的直徑(jing)(jing)最大(da)減(jian)小(xiao)值為0.25mm,而鎳合(he)金(jin)(jin)為0.1mm.在隨(sui)后的3~5次擠(ji)壓時（用潤滑劑），鎳合(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環孔徑(jing)(jing)停止減(jian)小(xiao)，而鉬(mu)合(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環仍有(you)減(jian)徑(jing)(jing)，直至10次擠(ji)壓后才停止。
為(wei)了更加廣泛(fan)地試(shi)驗鎳(nie)基(ji)高溫合金(jin)(jin)(jin)模(mo)環(huan)的(de)(de)(de)耐磨性(xing)，在(zai)巴爾金(jin)(jin)(jin)中央黑(hei)色冶金(jin)(jin)(jin)科(ke)學研究(jiu)院進(jin)行的(de)(de)(de)雙(shuang)金(jin)(jin)(jin)屬型材的(de)(de)(de)半工業性(xing)生產中，采用帶有(you)CrNi56WMoCoAl合金(jin)(jin)(jin)模(mo)環(huan)，經受(shou)100次(ci)以上(shang)的(de)(de)(de)擠壓(ya)而無(wu)明(ming)顯的(de)(de)(de)磨損。KSi6CoP合金(jin)(jin)(jin)模(mo)環(huan)用于擠壓(ya)高溫合金(jin)(jin)(jin)Эи929試(shi)驗表(biao)明(ming)，模(mo)環(huan)在(zai)擠壓(ya)70次(ci)以后，實(shi)際上(shang)模(mo)孔尺寸沒有(you)改變(bian)。
在(zai)擠壓難熔(rong)合金坯料時，采用鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模(mo)環(huan)。為了防止模(mo)環(huan)減徑，模(mo)環(huan)要(yao)在(zai)低于再結晶溫度下進行預變形(xing)。
帶有以上材料(liao)(liao)(liao)模(mo)環的組(zu)合模(mo)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)鉬(mu)和(he)鎢(wu)坯料(liao)(liao)(liao)時(shi)，加(jia)(jia)熱溫(wen)度(du)(du)為1300℃.ZrMo-2A合金模(mo)環在第一次擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)后，直(zhi)徑增加(jia)(jia)了(le)0.8~1.0mm,當擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)度(du)(du)提高到1500~1600℃時(shi)，模(mo)環孔徑增加(jia)(jia)達(da)2.0mm,即(ji)發生了(le)強烈的熱磨損(sun)。帶ZrMo-5合金模(mo)環的組(zu)合模(mo)顯示出比較高的耐磨性，被(bei)用于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)加(jia)(jia)熱到1400℃的鎢(wu)坯料(liao)(liao)(liao)，經5次擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)后，模(mo)環的磨損(sun)為0.1mm.
ZrMoW-70合(he)金(jin)模(mo)環(huan)用(yong)于擠壓(ya)鉬合(he)金(jin)坯料時(shi)，加熱溫度為1300℃,發生(sheng)的模(mo)徑(jing)(jing)減徑(jing)(jing)量在擠壓(ya)3次后(hou)為1.1mm.
擠(ji)(ji)壓難熔合(he)金時(shi)(shi)，加(jia)熱溫度為(wei)1300~1700℃,采用裝有(you)22CrSi陶瓷材料模(mo)環的(de)組合(he)模(mo)，絕(jue)對不(bu)會產生模(mo)孔(kong)尺寸的(de)改變。但(dan)此(ci)種材料模(mo)環的(de)機械強度不(bu)高，經常在擠(ji)(ji)壓周期結束時(shi)(shi)，由于橫梁和擠(ji)(ji)壓筒的(de)碰撞震(zhen)動而破壞(huai)，或當采用石(shi)墨墊(dian)進行無壓余擠(ji)(ji)壓時(shi)(shi)，在金屬從(cong)模(mo)孔(kong)擠(ji)(ji)出(chu)的(de)瞬間，模(mo)環即發生破壞(huai)。表7-8為(wei)擠(ji)(ji)壓難熔金屬坯料時(shi)(shi)模(mo)環的(de)使用壽(shou)命試驗結果。
