擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)作為一種(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力加工(gong)的(de)方(fang)法(fa)(fa),早在(zai)1797年(nian)(nian)就(jiu)被用(yong)(yong)來(lai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋁管;1894年(nian)(nian)英國(guo)人 Alexnder Diok開始用(yong)(yong)冷擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)生(sheng)產錫、鉛、黃銅以(yi)及(ji)銅合金(jin)(jin)產品;1899年(nian)(nian),俄(e)國(guo)人首先(xian)用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)生(sheng)產較(jiao)難(nan)熔(rong)的(de)金(jin)(jin)屬和合金(jin)(jin)棒材;1924年(nian)(nian)英國(guo)用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)出管子;1925年(nian)(nian),法(fa)(fa)國(guo)開始用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)試制黑色金(jin)(jin)屬產品。通過以(yi)上實踐證明了一點(dian),黑色金(jin)(jin)屬和有色金(jin)(jin)屬一樣可以(yi)用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)來(lai)生(sheng)產各種(zhong)產品。于是(shi),在(zai)1928年(nian)(nian)德國(guo)建成(cheng)了世界上第一臺機械擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,用(yong)(yong)來(lai)成(cheng)批(pi)生(sheng)產碳素鋼管。
但(dan)是(shi)(shi),由于(yu)(yu)過(guo)(guo)(guo)(guo)去(qu)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗都是(shi)(shi)利用(yong)低(di)速的(de)(de)(de)有(you)(you)色(se)金(jin)(jin)屬(shu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機來進行的(de)(de)(de),因(yin)此(ci)當時并沒(mei)有(you)(you)進行過(guo)(guo)(guo)(guo)任何關于(yu)(yu)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)特(te)性(xing)和(he)(he)方法的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗研究。對鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時的(de)(de)(de)工模(mo)具設(she)計(ji)和(he)(he)潤(run)滑(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)選擇以(yi)及擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯料(liao)的(de)(de)(de)加(jia)熱,都是(shi)(shi)利用(yong)有(you)(you)色(se)金(jin)(jin)屬(shu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工藝范圍內(nei)已有(you)(you)的(de)(de)(de)經(jing)驗。試(shi)(shi)驗結果表明,這是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)行的(de)(de)(de)。因(yin)為(wei)由于(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度(du)(du)很低(di),潤(run)滑(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)選擇和(he)(he)工模(mo)具形(xing)狀的(de)(de)(de)設(she)計(ji)不(bu)(bu)(bu)合(he)適(shi),以(yi)及坯料(liao)無(wu)氧化加(jia)熱的(de)(de)(de)可(ke)操(cao)作性(xing)和(he)(he)經(jing)濟性(xing)的(de)(de)(de)問題(ti)還沒(mei)有(you)(you)解(jie)決,所以(yi)不(bu)(bu)(bu)能保(bao)證(zheng)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時合(he)適(shi)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)流(liu)動條件,以(yi)致(zhi)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)中坯料(liao)很快被(bei)冷卻,相反工具很快被(bei)加(jia)熱,導致(zhi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)無(wu)法進行。由于(yu)(yu)當時鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時有(you)(you)以(yi)下四個(ge)(ge)基本(ben)工藝和(he)(he)裝備上的(de)(de)(de)條件尚不(bu)(bu)(bu)具備,致(zhi)使用(yong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法來生產黑色(se)金(jin)(jin)屬(shu)產品(pin)并沒(mei)有(you)(you)投入(ru)工業性(xing)生產。這四個(ge)(ge)條件是(shi)(shi):(1)高使用(yong)壽命的(de)(de)(de)工模(mo)具材料(liao);(2)坯料(liao)的(de)(de)(de)無(wu)氧化加(jia)熱;(3)適(shi)當的(de)(de)(de)工藝潤(run)滑(hua)(hua)劑;(4)高的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度(du)(du)。
與此同時(shi)(shi),德國的(de)(de)(de)一(yi)個鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang)和(he)一(yi)個有(you)色金屬(shu)半(ban)成品(pin)工(gong)廠(chang)(chang)合(he)作進(jin)行了(le)鋼(gang)(gang)擠(ji)壓(ya)試驗,在原理上證(zheng)實了(le)鋼(gang)(gang)擠(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)可行性(xing)(xing)(xing)(xing)。直至20世紀40年(nian)代,高(gao)(gao)參數的(de)(de)(de)蒸汽透(tou)平(ping)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)、燃氣透(tou)平(ping)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)、儀器儀表(biao)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)以及機器制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)中某些領(ling)域的(de)(de)(de)快(kuai)速發(fa)展,都必須使(shi)用(yong)具有(you)高(gao)(gao)耐(nai)熱(re)(re)強度(du)、耐(nai)酸、高(gao)(gao)電(dian)磁性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)其他特殊(shu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)合(he)金鋼(gang)(gang)和(he)難(nan)(nan)熔(rong)合(he)金制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)零件。而(er)當(dang)(dang)耐(nai)熱(re)(re)強度(du)或其他物理化學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)提高(gao)(gao)時(shi)(shi),許多(duo)材(cai)料的(de)(de)(de)工(gong)藝塑性(xing)(xing)(xing)(xing)會明顯(xian)地下(xia)降(jiang),使(shi)一(yi)個很有(you)使(shi)用(yong)價值的(de)(de)(de)材(cai)料在流動狀態下(xia),塑性(xing)(xing)(xing)(xing)指標降(jiang)低到甚至不(bu)能(neng)用(yong)軋制(zhi)(zhi)或自(zi)由鍛的(de)(de)(de)方法進(jin)行加工(gong)。因此,在當(dang)(dang)時(shi)(shi),對(dui)一(yi)些不(bu)銹鋼(gang)(gang)、鎳基合(he)金等材(cai)料的(de)(de)(de)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)產(chan)(chan)品(pin),雖然用(yong)軋制(zhi)(zhi)法生產(chan)(chan)有(you)很大(da)的(de)(de)(de)困難(nan)(nan),但也只能(neng)用(yong)軋制(zhi)(zhi)和(he)自(zi)由鍛的(de)(de)(de)方法生產(chan)(chan),導致這類產(chan)(chan)品(pin)生產(chan)(chan)的(de)(de)(de)經濟(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)大(da)降(jiang)低。對(dui)高(gao)(gao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)、低塑性(xing)(xing)(xing)(xing)、難(nan)(nan)變形材(cai)料產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)實際(ji)需求,促進(jin)了(le)對(dui)高(gao)(gao)合(he)金鋼(gang)(gang)和(he)各種(zhong)特殊(shu)材(cai)料熱(re)(re)擠(ji)壓(ya)過(guo)程的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。
1941年,法國的(de)塞菲拉(la)克( CEFILAC)公(gong)司(si)(原(yuan)金(jin)屬拉(la)拔與軋制(zhi)公(gong)司(si))的(de)技術經理(li)J.賽茹爾內(nei)(J. Sejournet)在于(yu)仁恩(en)( Ugine)電(dian)爐鋼公(gong)司(si)的(de)協助下成功研制(zhi)出玻(bo)璃潤滑劑,奠定(ding)了鋼擠壓工藝及設備迅速發(fa)展的(de)基礎。同年,“玻(bo)璃潤滑劑高速擠壓法”專利許可證頒發(fa)給 J. Sejournet后(hou),很(hen)快被(bei)美(mei)國、英國、西班牙、奧地利、日本、瑞典和其他國家所購買(表1-1)。

1945年,玻璃(li)潤滑(hua)劑開始用(yong)于工業性(xing)生產(chan)。當時一些(xie)長期(qi)使用(yong)的用(yong)來生產(chan)銅和黃銅產(chan)品舊式有色金屬(shu)擠壓(ya)(ya)(ya)機,在結構、擠壓(ya)(ya)(ya)速度和加(jia)熱工藝方面都已不能適應鋼擠壓(ya)(ya)(ya)的特殊要求。因此,在擠壓(ya)(ya)(ya)鋼時,這些(xie)擠壓(ya)(ya)(ya)機大部分被拆(chai)除(chu),同時被現代(dai)鋼擠壓(ya)(ya)(ya)機替代(dai)。當時對所設(she)計(ji)的擠壓(ya)(ya)(ya)機和輔(fu)助(zhu)設(she)備的結構提出了以下三點要求:
1. 在生產(chan)絕對(dui)可靠的(de)條件(jian)下,具(ju)有(you)高的(de)工(gong)作速度。要求(qiu)擠壓速度為300~400m,空程(cheng)速度為650mm/s。這樣,生產(chan)的(de)間隙時間從110s減(jian)少到25~30秒。
2. 設計要求純擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間為(wei)(wei)2~3秒。這是因(yin)(yin)為(wei)(wei)考(kao)慮到(dao)當(dang)時(shi)液(ye)壓(ya)(ya)系統的(de)管和閥(fa)門的(de)費(fei)用(yong)比(bi)較高(gao),再進一步(bu)減少純擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間就沒有什么益處了。但是,仍(reng)需調在這方面(mian)要繼(ji)續努力(li)。因(yin)(yin)為(wei)(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯(pi)料與擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒和擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的(de)接觸時(shi)間縮短可使工模(mo)具的(de)使用(yong)壽命提高(gao),并且檢查和更換(huan)工模(mo)具的(de)工作量也可以減輕(qing),使擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的(de)生產(chan)效率提高(gao),同時(shi)使產(chan)品的(de)生產(chan)成本(ben)降低。
3. 擠壓機的結構強(qiang)度和裝(zhuang)配精度要(yao)求比(bi)有色金(jin)屬擠壓的要(yao)求高。這是因為鋼(gang)擠壓時(shi)的擠壓力相對(dui)比(bi)有色金(jin)屬擠壓時(shi)大得(de)多,這樣可(ke)確保擠壓鋼(gang)管壁厚公差精度,滿足當時(shi)特殊產品生產的需要(yao)。
20世紀50年代初期(qi),美國(guo)首先開(kai)始將低頻(pin)電感(gan)應加熱技術引入鋼擠(ji)壓的料(liao)加熱工藝(yi)并獲得成(cheng)功;接(jie)著英國(guo)也于1957年開(kai)始采用低頻(pin)感(gan)應加熱技術來實現擠(ji)壓坯料(liao)的無氧化加熱,并且感(gan)應加熱爐(lu)被(bei)設計成(cheng)單爐(lu)座,每(mei)小時可(ke)無氧化加熱壞料(liao)40噸。
與此同時,由于(yu)特殊冶(ye)金(jin)技術的(de)發展,其(qi)研(yan)究成(cheng)果在擠(ji)壓(ya)(ya)工模(mo)具材料選(xuan)擇工具設計和制作中的(de)應用,使(shi)擠(ji)壓(ya)(ya)工模(mo)具在高(gao)溫下能夠承受(shou)更大(da)的(de)壓(ya)(ya)力、沖擊(ji)和疲勞負荷,提高(gao)了其(qi)使(shi)用壽(shou)命。例如,當時英國的(de)勞芳·莫(mo)爾優質鋼公司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用尼(ni)(ni)莫(mo)尼(ni)(ni)克(ke)90合金(jin)擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)擠(ji)壓(ya)(ya)時,其(qi)模(mo)具的(de)使(shi)用壽(shou)命得到了很(hen)大(da)的(de)提高(gao)。但是(shi)后(hou)來,由于(yu)尼(ni)(ni)莫(mo)尼(ni)(ni)克(ke)90合金(jin)擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)在機械加工方面(mian)遇(yu)到很(hen)大(da)的(de)困難,并且使(shi)用成(cheng)本(ben)比(bi)較高(gao),因而沒有被推廣使(shi)用。于(yu)是(shi)又(you)進一步地(di)研(yan)究出淬硬性、抗熱裂性、耐磨性和熱強度都很(hen)高(gao),且加工容易和價廉的(de)9%W和4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo),其(qi)熱處理后(hou)的(de)硬度分(fen)別達(da)到HRC49-50HRC56。用于(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)有8個翅的(de)異型管(guan)時,擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的(de)使(shi)用壽(shou)命超(chao)過100次(ci)/只。
50年(nian)代(dai)后期,美國(guo)瓊斯·拉弗林(J&L)擠壓(ya)工(gong)廠的(de)(de)W. L. Steinbrenner試驗成功(gong)一種(zhong)具有良好模(mo)(mo)具特性(xing)的(de)(de)新(xin)(xin)材(cai)料鉬(mu)合金用(yong)于制作擠壓(ya)模(mo)(mo),取得(de)很(hen)好的(de)(de)效果。采用(yong)鉬(mu)合金制造的(de)(de)擠壓(ya)模(mo)(mo)容(rong)易加工(gong),不需要熱處理,并且在使(shi)用(yong)后還可以重新(xin)(xin)加工(gong)成尺(chi)寸(cun)較小一檔的(de)(de)擠壓(ya)模(mo)(mo)繼續(xu)使(shi)用(yong),其壽命(ming)可以達(da)到200-300次/只以上。
至(zhi)此,鋼擠壓(ya)工(gong)藝和設備上的四個主要(yao)難題已經(jing)基本上得到解決,鋼擠壓(ya)術(shu)(shu)進入(ru)到提高(gao)生產率、進一步完善擠壓(ya)機(ji)結構、改(gai)善技術(shu)(shu)經(jing)濟(ji)指標的新階段。
當時(shi),在美國和(he)歐(ou)洲從事擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)設(she)計(ji)和(he)制(zhi)造的(de)(de)公(gong)(gong)司(si)主要有(you)英國的(de)(de)勞(lao)威(wei)Loewy工程公(gong)(gong)司(si)和(he)菲爾汀( Fielding)工廠(chang)設(she)計(ji)公(gong)(gong)司(si),德國的(de)(de)施勞(lao)曼(man)(se mam)公(gong)(gong)司(si)和(he)美國的(de)(de)皮爾太克( Buried)公(gong)(gong)司(si)。他(ta)們采用(yong)最新科技,大量(liang)設(she)計(ji)制(zhi)造臥式液(ye)壓(ya)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji),在將(jiang)近(jin)20年的(de)(de)時(shi)間內使擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)了(le)9倍。其中液(ye)壓(ya)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)總能力增(zeng)加(jia)了(le)800%,機(ji)(ji)械擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)總能力增(zeng)加(jia)了(le)250%,并且還量(liang)制(zhi)造了(le)4000~6000噸(dun)的(de)(de)管型材擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)。僅勞(lao)威(wei)工程公(gong)(gong)司(si)一家就供應(ying)了(le)197臺擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji),其中164臺用(yong)于有(you)色(se)金屬,33臺用(yong)于鋼擠(ji)壓(ya)。
1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產不銹(xiu)鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不銹鋼管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不銹鋼無(wu)縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼無縫(feng)鋼管(guan)不可缺少的生產手段。
20世紀(ji)60年代初,鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)擠(ji)(ji)壓技(ji)術已(yi)經發展到(dao)一(yi)個(ge)(ge)相當高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平。由(you)于設計和(he)機(ji)(ji)(ji)械制(zhi)造技(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)步,擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)和(he)裝備不(bu)斷完善:采(cai)(cai)用(yong)(yong)了更(geng)為(wei)合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)4張力(li)柱式框架結(jie)構(gou)(gou);帶預應力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)張力(li)柱固(gu)定螺(luo)帽(mao);帶預應力(li)裝配(pei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)層結(jie)構(gou)(gou)擠(ji)(ji)壓筒(tong);旋(xuan)轉式雙擠(ji)(ji)壓筒(tong)和(he)雙穿孔(kong)筒(tong);旋(xuan)轉式或抽(chou)屜式模架;擠(ji)(ji)壓筒(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)動清理和(he)冷卻;擠(ji)(ji)壓墊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)動分離和(he)自(zi)動傳輸;擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)幾(ji)乎(hu)都配(pei)備有(you)一(yi)個(ge)(ge)高(gao)壓蓄勢器(qi)系統采(cai)(cai)用(yong)(yong)具(ju)有(you)多(duo)級不(bu)同壓力(li)組合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)缸結(jie)構(gou)(gou)。例如(ru),當時在(zai)新建投產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)系列3000噸鋼管和(he)型鋼擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)上,不(bu)再采(cai)(cai)用(yong)(yong)一(yi)個(ge)(ge)單獨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3000噸水壓缸(只能用(yong)(yong)減(jian)小蓄勢器(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法來變(bian)換(huan)擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)等(deng)級),而是改(gai)為(wei)采(cai)(cai)用(yong)(yong)一(yi)種可以在(zai)500~3000噸范圍內按照6個(ge)(ge)相同等(deng)級來變(bian)換(huan)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)。在(zai)這種情況(kuang)下(xia),坯料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑可以從125mm增大(da)到(dao)350mm,長度可以由(you)150mm增長到(dao)1000mm,使一(yi)臺擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)范圍擴(kuo)大(da)了很多(duo),并且(qie)提高(gao)了擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產效率。
當(dang)時(shi),大量采(cai)用(yong)的(de)(de)是3000~5000噸臥(wo)式(shi)水壓(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機。與(yu)此同(tong)時(shi),美(mei)國(guo)還建成臺1200噸的(de)(de)大型臥(wo)式(shi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機,其中3臺用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋁合(he)金,3臺用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋼管、型鋼和(he)難(nan)熔金屬及合(he)金。當(dang)時(shi)在各種(zhong)型號(hao)和(he)噸位的(de)(de)臥(wo)式(shi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機上,其最(zui)佳(jia)的(de)(de)工藝(yi)技(ji)術單項(xiang)指標可達(da)(da)到(dao)(dao)如下水平:鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)的(de)(de)最(zui)大擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)比達(da)(da)到(dao)(dao)70以(yi)上,而從理論上和(he)實驗上可以(yi)達(da)(da)到(dao)(dao)200;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)速度提(ti)高到(dao)(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿的(de)(de)空程(cheng)速度可以(yi)達(da)(da)到(dao)(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)周期時(shi)間縮短到(dao)(dao)20秒;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)次數達(da)(da)到(dao)(dao)140次/小時(shi)。
當時(shi)還普遍采用工頻(pin)感(gan)(gan)應加(jia)熱爐(lu)和再加(jia)熱爐(lu),以及帶保護氣體的(de)環形加(jia)熱爐(lu)等(deng)坯料(liao)無氧(yang)化加(jia)熱設備。當時(shi)已(yi)有128臺以上的(de)感(gan)(gan)應加(jia)熱爐(lu)和再加(jia)熱爐(lu)在世界(jie)各國的(de)擠壓車間運行,單(dan)臺的(de)最大加(jia)熱能力達到40噸/小時(shi)。
同時采用合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼、高合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼、高溫合(he)金(jin)(jin)(jin)難熔金(jin)(jin)(jin)屬、金(jin)(jin)(jin)屬陶瓷、硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)(jin)等材(cai)料來制作擠壓機和穿(chuan)孔機的工模(mo)具(ju),使一(yi)些擠壓工模(mo)具(ju)的極限強度達到2360MPa。
20世紀60年(nian)代末(mo)期(qi),世界各國已擁有135臺以上擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)(gang)和(he)鎳及(ji)其合金的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)在運轉,其中(zhong)85%~90%的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)用于(yu)生(sheng)產(chan)鋼(gang)(gang)管,10%~15%的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)用于(yu)生(sheng)產(chan)型(xing)鋼(gang)(gang)。一時擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)成為“最靈活的(de)軋(ya)管機(ji)(ji)”,并且還推出擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)和(he)張力減(jian)徑(jing)機(ji)(ji)聯合使用的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)(gang)管生(sheng)產(chan)線(xian),用來(lai)大(da)批量生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)(gang)、低合金鋼(gang)(gang)、不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)耐熱鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)管。
表(biao)(biao)1-2為國(guo)外(wai)部(bu)分國(guo)家(jia)和公(gong)司的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji),表(biao)(biao)1-3為中國(guo)的(de)部(bu)分鋼(gang)管型(xing)材擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)。表(biao)(biao)1-4為國(guo)外(wai)一(yi)些鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)的(de)主要性能,表(biao)(biao)1-5為美國(guo)部(bu)分鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓的(de)主要參數。





采(cai)用3000~4000噸擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)配置16~24機(ji)(ji)(ji)架(jia)張(zhang)力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji),張(zhang)力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)進口鋼管(guan)(guan)的直徑(jing)(jing)為73~170mm,生產(chan)(chan)的成品管(guan)(guan)的最小(xiao)直徑(jing)(jing)為20-30mm,最小(xiao)壁(bi)厚為2~3mm。一(yi)般(ban)進張(zhang)力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)鋼管(guan)(guan)的長度(du)為10~20m。如果采(cai)用連鑄坯生產(chan)(chan)碳素鋼和低合金鋼管(guan)(guan),擠(ji)壓(ya)鋼管(guan)(guan)的坯重還要增大(da)。通過張(zhang)力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)后的成品管(guan)(guan)長度(du)可(ke)以達(da)到(dao)25~35m,張(zhang)力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)的出(chu)口速度(du)最大(da)可(ke)以達(da)到(dao)4~6m/s,年產(chan)(chan)量在(zai)10萬噸以上。
從當(dang)時(shi)的(de)(de)發展情況來看,擠壓機(ji)與(yu)張力減徑機(ji)配合使用時(shi),具有以下幾方面的(de)(de)優勢:
1. 提高了擠壓機的產量(liang)
1臺3000噸(dun)擠壓機,如果是單機生(sheng)產碳素鋼管年產量在5萬(wan)~6萬(wan)噸(dun)左(zuo)右,而采用與張力減徑(jing)機聯合(he)組(zu)成生(sheng)產線時,使(shi)其年產量可提高至10萬(wan)噸(dun)以上(shang)。
2. 擴大了擠壓機組生產鋼管的(de)規格范圍
一般1臺3000噸壓機(ji)(ji)生產鋼管的(de)最(zui)小規格為d60mm×2.5mm,而配置(zhi)了張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)之(zhi)后,由張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)后的(de)鋼管最(zui)小規格為28mm×2.0mm,甚(shen)至可以減(jian)(jian)徑(jing)(jing)至16mm×2.0mm。
3. 降低了生(sheng)產成本
由于擠(ji)壓機使用的(de)(de)坯料規格(ge)較少(shao),一般僅3-6個規格(ge)系列(lie),使工(gong)模具的(de)(de)準備和消耗量相應減少(shao)。并且(qie)生產小(xiao)直徑(jing)鋼管(guan)時(shi),無需進行進一步(bu)的(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)拔(ba)冷(leng)(leng)(leng)軋等冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)工(gong)序(xu)。
4. 可(ke)以靈活生產
既可以生產批量小、塑性低的(de)難變形高合金(jin)鋼(gang)(gang)和合金(jin)鋼(gang)(gang)管,又可以生產批量大的(de)小直徑碳素鋼(gang)(gang)管和低合金(jin)鋼(gang)(gang)管。
因(yin)此,當時聯合(he)(he)使用(yong)擠(ji)壓機(ji)和(he)張力減(jian)徑機(ji)的(de)制(zhi)管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝(yi)曾一度以生(sheng)產(chan)(chan)的(de)靈(ling)活性(xing)和(he)高(gao)效率(lv)、產(chan)(chan)品(pin)的(de)低成本和(he)高(gao)質(zhi)量(liang)(liang)挑戰傳統的(de)軋管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝(yi),并且其(qi)產(chan)(chan)量(liang)(liang)一度在鋼管(guan)(guan)(guan)后來,由于擠(ji)壓機(ji)和(he)在行(xing)大(da)量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)(chan)和(he)連續運行(xing)中,在生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)、品(pin)種質(zhi)量(liang)(liang)和(he)經(jing)濟性(xing)等方面出現的(de)不足,導致聯合(he)(he)生(sheng)產(chan)(chan)線終止生(sheng)產(chan)(chan)。
例如,奧(ao)地利的(de)(de)1臺(tai)3100噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)配(pei)置張(zhang)力(li)減(jian)徑(jing)機(ji)后(hou)(hou)出現(xian)了(le)不少問題(ti),如擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)適(shi)合(he)于小批量、多(duo)品種的(de)(de)訂單(dan),而擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)與張(zhang)力(li)減(jian)徑(jing)機(ji)聯用(yong)后(hou)(hou),機(ji)組則適(shi)合(he)大批量、少品種的(de)(de)訂單(dan)。因此,在生產安(an)排和設備效率等方面(mian)出現(xian)了(le)矛盾。并且,帶玻璃(li)潤(run)滑劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)經張(zhang)減(jian)后(hou)(hou),鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)內表(biao)面(mian)出現(xian)了(le)小球狀的(de)(de)殘(can)留物,使鋼(gang)管(guan)(guan)質量達不到標(biao)準(zhun)要求。因此,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)需進(jin)行張(zhang)減(jian)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan),只能采用(yong)石(shi)墨(mo)作為(wei)潤(run)滑劑(ji)。但采用(yong)石(shi)墨(mo)潤(run)滑劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)時,又可(ke)能會引起鋼(gang)管(guan)(guan)表(biao)面(mian)滲碳(tan)。為(wei)此,該(gai)廠曾(ceng)一度只采用(yong)石(shi)墨(mo)潤(run)滑劑(ji),專門生產碳(tan)素鋼(gang)管(guan)(guan)和合(he)金結構(gou)鋼(gang)管(guan)(guan)。
德國1962年建成的1臺3400噸擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)組配置的張力(li)減徑機(ji)(ji)(ji)(ji)于1968年拆除其(qi)原因(yin)是采用擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)和張力(li)減徑機(ji)(ji)(ji)(ji)聯合(he)(he)工藝,生產碳素(su)鋼(gang)管和合(he)(he)金結構鋼(gang)管在經濟(ji)上(shang)不合(he)(he)算(suan)。
日本(ben)神戶制鋼(gang)于(yu)1967年建成投產(chan)(chan)(chan)的550噸擠壓機(ji)也(ye)配(pei)有張力(li)減徑機(ji),主要用于(yu)生產(chan)(chan)(chan)碳素(su)鋼(gang)管和合(he)金(jin)鋼(gang)管,最后張力(li)減徑機(ji)大部分(fen)時間也(ye)處(chu)于(yu)停產(chan)(chan)(chan)。
我國長城鋼廠在20世紀60年代從德(de)國引進(jin)的3150噸擠壓機(ji),配(pei)有24機(ji)架的張力減徑機(ji),未能很好使用就(jiu)遭拆除。
此后(hou)(hou)建成的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji),如日本京浜廠的(de)(de)(de)3150噸擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)和羅(luo)馬(ma)尼(ni)亞共和國鋼(gang)管(guan)廠的(de)(de)(de)3100噸擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)等(deng)都不再配置(zhi)張力(li)減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)(ji)。其(qi)原因,一(yi)方面是(shi)由(you)于(yu)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)和張力(li)減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)(ji)聯(lian)合(he)使用后(hou)(hou)在(zai)運行過程中出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)工藝(yi)和經(jing)濟(ji)性(xing)(xing)方面的(de)(de)(de)問題(ti);另一(yi)方面是(shi)由(you)于(yu)連續軋管(guan)機(ji)(ji)(ji)組出(chu)現(xian)后(hou)(hou),從生產效率(lv)和經(jing)濟(ji)性(xing)(xing)兩(liang)個方面考(kao)慮,生產碳素(su)鋼(gang)管(guan)和低合(he)金鋼(gang)管(guan)時,擠(ji)壓(ya)一(yi)張減(jian)(jian)聯(lian)合(he)機(ji)(ji)(ji)組無法與連續軋管(guan)機(ji)(ji)(ji)組相競爭(zheng)。
表(biao)1-6為某些曾(ceng)與(yu)(yu)擠壓(ya)機(ji)聯合使(shi)用的張力減徑機(ji)的性能,表(biao)1-7為擠壓(ya)機(ji)曾(ceng)與(yu)(yu)張力減徑機(ji)聯合使(shi)用生產(chan)鋼管的典(dian)型規格。


由于熱擠壓工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)變形(xing)方(fang)式所具有的(de)(de)(de)金(jin)屬流動特性(xing),能夠提(ti)高材料的(de)(de)(de)變形(xing)能力,加(jia)工(gong)采用(yong)其他(ta)加(jia)工(gong)方(fang)法(鍛壓和(he)軋制)難以成型的(de)(de)(de)低塑性(xing)、難變形(xing)的(de)(de)(de)材料以及其所具有的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)上(shang)的(de)(de)(de)靈活性(xing)和(he)制品的(de)(de)(de)高質量等有利條件(jian),使其在一(yi)些制管的(de)(de)(de)重要場合成為最佳的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)方(fang)法,有時甚至是唯一(yi)可(ke)選擇的(de)(de)(de)、無需進行(xing)經濟性(xing)論證的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)方(fang)法。
擠壓機可(ke)以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)各種(zhong)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品,如碳素鋼(gang)(gang)、合(he)金鋼(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)以及(ji)高溫合(he)金和(he)難變形金屬(shu)的(de)(de)管材(cai)(cai)和(he)異型材(cai)(cai)。國(guo)外70%以上的(de)(de)擠壓機被(bei)用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)鋼(gang)(gang)管并且主(zhu)要生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)管,專門(men)用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)型材(cai)(cai)的(de)(de)擠壓機并不多(duo)(duo)。由于(yu)不銹鋼(gang)(gang)無縫管約(yue)有50%要進(jin)行冷軋冷拔(ba)加工(gong)后交貨使(shi)用,因此,國(guo)內外的(de)(de)擠壓鋼(gang)(gang)管車間大多(duo)(duo)配有冷軋冷拔(ba)鋼(gang)(gang)管設備,以便生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)高精度的(de)(de)冷加工(gong)不銹鋼(gang)(gang)精管。
目前(qian),不銹鋼和各種(zhong)難熔金屬及合(he)金熱擠壓(ya)工藝的發展(zhan),可以(yi)從現在(zai)已在(zai)使用(yong)(yong)的擠壓(ya)機的擠壓(ya)力來衡量。現在(zai)工業上專門用(yong)(yong)于鋼質管型(xing)(xing)材(cai)的擠壓(ya)機壓(ya)力,已經(jing)從400噸(dun)增(zeng)至30000噸(dun)以(yi)上。利用(yong)(yong)擠壓(ya)法還可以(yi)制造(zao)橫截面形狀和尺(chi)寸都能符合(he)結構元件(jian)精度要(yao)求的管材(cai)和型(xing)(xing)材(cai)。
特別是自1951年(nian)末期,世界上第(di)一個(ge)采用玻璃潤滑(hua)劑高速擠(ji)(ji)壓法生產(chan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)工業性(xing)生產(chan)車間在(zai)美國的(de)(de)(de) Babcock&wiox公(gong)司(si)建成投產(chan),此后的(de)(de)(de)10~20年(nian)間國外幾乎所有大(da)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)公(gong)司(si)都逐漸地以(yi)擠(ji)(ji)壓工藝(yi)來取代(dai)(dai)其(qi)他的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)生產(chan)方法,其(qi)中也包括自動軋管(guan)生產(chan)工藝(yi)。并(bing)且又有以(yi)生產(chan)低(di)塑性(xing)的(de)(de)(de)高合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)以(yi)及復(fu)雜結構型材(cai)為(wei)主的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓機投產(chan)。有人曾對20世紀50年(nian)代(dai)(dai)初至(zhi)70年(nian)代(dai)(dai)投產(chan)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓機組按(an)時間區分(fen)進行(xing)不(bu)(bu)完全的(de)(de)(de)統計,來觀察世界各國建成并(bing)投產(chan)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓機的(de)(de)(de)發展進程:
其中包括意大(da)利的(de)(de)(de)(de)(de)本特拉(la)(Pea)公司在(zai)1965年(nian)安裝的(de)(de)(de)(de)(de)兩臺1600噸(dun)(dun)立式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)和(he)(he)(he)(he)1968年(nian)又安裝兩臺類(lei)似的(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)以及5450噸(dun)(dun)臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)對(dui)成品(pin)管(guan)幾(ji)何尺寸有(you)較高(gao)要求的(de)(de)(de)(de)(de)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)(he)(he)(he)低合金(jin)鋼(gang)(gang)毛坯(pi)管(guan));美國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)孤星( Lone Star)鋼(gang)(gang)鐵公司建成的(de)(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)石油(you)套(tao)管(guan)、油(you)管(guan)等(deng)對(dui)質量(liang)和(he)(he)(he)(he)可靠性有(you)高(gao)要求的(de)(de)(de)(de)(de)專用(yong)管(guan));美國(guo)加(jia)美倫( Cameron)公司的(de)(de)(de)(de)(de)20000~30000噸(dun)(dun)型(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(成功生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了(le)直(zhi)徑(jing)達1220mm的(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)氣輸送管(guan)以及大(da)直(zhi)徑(jing)三通(tong)管(guan)、關閉閥體(ti)、管(guan)接頭等(deng)配件管(guan));蘇聯于(yu)1959年(nian)先后在(zai)尼科波爾南(nan)方鋼(gang)(gang)管(guan)廠(chang)建成投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)120、1500壓(ya)(ya)機(ji)(用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)(de)(de)(de)碳素(su)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)合金(jin)鋼(gang)(gang)商品(pin)管(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等(deng)合金(jin)結構鋼(gang)(gang)管(guan)以及GCr15滾珠軸承鋼(gang)(gang)管(guan)),1961年(nian)投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)1650噸(dun)(dun)和(he)(he)(he)(he)3150噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)各1臺(用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)(de)(de)(de)各種不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan));德國(guo)里薩( Riesa)鋼(gang)(gang)管(guan)聯合公司分別(bie)在(zai)格勒(le)迪(di)茨和(he)(he)(he)(he)杰里特契的(de)(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)和(he)(he)(he)(he)1600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji);捷克斯(si)洛伐克的(de)(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)(he)(he)(he)軸承鋼(gang)(gang)管(guan))和(he)(he)(he)(he)1600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)(he)(he)(he)低合金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan))。
目前(qian)在運行的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)大部分都是(shi)20世紀70年代以前(qian)建(jian)成(cheng)投產的(de),70年代以后新(xin)建(jian)的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)為數并不(bu)多。其中(zhong)主要有羅馬尼亞共(gong)和(he)國(guo)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)3100噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),日本京浜(bang)廠的(de)3150噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、前(qian)蘇(su)聯伏爾(er)加鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)5500噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、美國(guo)孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)5500噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),以及新(xin)近建(jian)成(cheng)的(de)烏(wu)克蘭 Centralis鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)4400噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)中(zhong)國(guo)久立集(ji)團(tuan)(tuan)的(de)3500噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),寶鋼(gang)(gang)集(ji)團(tuan)(tuan)特(te)殊鋼(gang)(gang)分公司的(de)6000噸(dun)(dun)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、山(shan)西太鋼(gang)(gang)集(ji)團(tuan)(tuan)的(de)6000噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、江蘇(su)華(hua)新(xin)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)公司的(de)3600噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)等。目前(qian),在國(guo)外熱(re)擠壓(ya)(ya)(ya)工藝已經(jing)成(cheng)為不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)、高(gao)鎳合金管(guan)(guan)以及難熔金屬及其合金等高(gao)性能材(cai)料管(guan)(guan)型材(cai)產品(pin)不(bu)可缺(que)少的(de)生(sheng)產手段。

