選擇擠(ji)壓設備和編(bian)制擠(ji)壓工藝(yi)必須首先確定不銹鋼管擠(ji)壓力。確定不銹鋼管熱擠壓(ya)時擠壓力的方法基本上有兩種:實驗法(測壓法)和分析法(計算法)。其中,測壓法是利用電子測壓儀器直接測量不銹鋼管擠壓時擠壓力的方法。而計算法則是在利用金屬的塑性變形理論以及在分析實驗資料結果的基礎上建立起來的計算公式進行一系列計算的結果。由于尚未完全掌握各種金屬與合金在不同變形條件下的強度特性,金屬的塑性理論尚不完善,因而計算結果的精確性受到限制,一般誤差在15%左右。


 分(fen)析計(ji)算(suan)(suan)法(fa)又(you)可(ke)分(fen)為兩類:主應力平均法(fa)和滑移(yi)線理論(lun)(lun)法(fa)。其中(zhong)(zhong)滑移(yi)線理論(lun)(lun)法(fa)較為先進,但由(you)于至今(jin)尚(shang)(shang)研究(jiu)不足,所以(yi)生產中(zhong)(zhong)并未得到(dao)(dao)普遍的(de)應用(yong)。而(er)用(yong)得較多的(de)還是由(you)主應力平均法(fa)導出的(de)公(gong)式(shi),例如C.N.古布(bu)金公(gong)式(shi)和H.A.匹爾林公(gong)式(shi)。前者有(you)些系數尚(shang)(shang)難以(yi)較準確(que)地選擇,而(er)后者計(ji)算(suan)(suan)時(shi)(shi)比較復雜(za),且對擠壓模角度變化的(de)反應“不敏感”。此(ci)外,有(you)些公(gong)式(shi)采(cai)用(yong)了變形區(qu)平面流動假(jia)設、全塑性假(jia)設或材料不可(ke)壓縮性假(jia)設,同時(shi)(shi)由(you)于計(ji)算(suan)(suan)過程復雜(za),且計(ji)算(suan)(suan)結(jie)果與試驗資(zi)料不能較好吻合,而(er)沒有(you)在實際生產中(zhong)(zhong)得到(dao)(dao)應用(yong)。


 于是出現(xian)了簡(jian)化的(de)(de)(de)和修正的(de)(de)(de)計算擠(ji)壓力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)公(gong)(gong)式。這(zhe)些(xie)公(gong)(gong)式也是屬于主應(ying)力(li)(li)(li)平均法一類(lei),是按照擠(ji)壓時“變形區金屬流(liu)動的(de)(de)(de)平面假設”和“全塑(su)性(xing)假設”以及“常摩(mo)擦應(ying)力(li)(li)(li)定律”推導出來的(de)(de)(de)。這(zhe)些(xie)公(gong)(gong)式主要(yao)考(kao)慮到坯料金屬在變形狀態(tai)下的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)、變形程(cheng)度(du)以及摩(mo)擦的(de)(de)(de)影響。而(er)公(gong)(gong)式中考(kao)慮其余因(yin)素的(de)(de)(de)影響時,則采用“經(jing)驗(yan)系數(shu)”。因(yin)此,公(gong)(gong)式便于計算擠(ji)壓力(li)(li)(li),并且成功地選擇經(jing)驗(yan)系數(shu)可以獲得近乎實際(ji)的(de)(de)(de)結果。


為了確(que)定擠(ji)壓不銹(xiu)鋼管時的(de)(de)擠(ji)壓力,下面推薦幾個計(ji)算(suan)擠(ji)壓力的(de)(de)簡化和修(xiu)正公(gong)式,并分別舉例將計(ji)算(suan)結果(guo)與(yu)采用測(ce)壓法測(ce)得(de)的(de)(de)結果(guo)相比較,以便(bian)評價(jia)這些公(gong)式計(ji)算(suan)結果(guo)的(de)(de)精確(que)度。所(suo)推薦的(de)(de)公(gong)式考慮(lv)到不銹(xiu)鋼管擠(ji)壓時的(de)(de)特點(dian),并且(qie)經過多次(ci)驗證,證明這些公(gong)式用于工(gong)藝計(ji)算(suan)是(shi)可行的(de)(de)。



1.  J.賽茹爾內公式


式 7.jpg


 p為一支(zhi)不銹鋼管擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)所需要的(de)(de)力(li)(li)(li)(li)。一般情(qing)況(kuang)下該(gai)力(li)(li)(li)(li)不應超過整個公稱(cheng)靜擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)85%.這是(shi)因為有大(da)約(yue)15%的(de)(de)有效(xiao)(xiao)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)可(ke)能不得不用于在工作(zuo)行(xing)程中(zhong)克服(fu)液壓(ya)回路中(zhong)的(de)(de)摩擦損(sun)失,以(yi)維護擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)的(de)(de)前進速(su)度。該(gai)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)與擠(ji)(ji)壓(ya)速(su)度的(de)(de)平方成正(zheng)比。有時(shi),這一壓(ya)力(li)(li)(li)(li)允(yun)許達到(dao)最(zui)大(da)有效(xiao)(xiao)靜態擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)90%,但是(shi)這時(shi)要求這樣高的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)擠(ji)(ji)壓(ya)不銹鋼管時(shi),可(ke)能必須以(yi)稍低的(de)(de)速(su)度進行(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)。


 值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi)的是(shi),如果在產品計算(suan)時發現(xian)產品鋼管(guan)的擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)接(jie)近(jin)最(zui)大的有效靜(jing)態擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)時,這就意(yi)味著該(gai)批(pi)不銹鋼管(guan)不可以擠(ji)(ji)壓(ya),因為這時擠(ji)(ji)壓(ya)機的擠(ji)(ji)壓(ya)速度將降至為零。


 是與(yu)(yu)(yu)摩擦(ca)(ca)(ca)系數(shu)(shu)f、坯(pi)(pi)(pi)料(liao)長(chang)度L、擠(ji)壓(ya)(ya)筒直徑D和(he)芯(xin)棒(bang)直徑d有關的(de)(de)(de)(de)一個衡大于1的(de)(de)(de)(de)系數(shu)(shu)。其意味著在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)行程(cheng)過(guo)程(cheng)中(zhong),克服坯(pi)(pi)(pi)料(liao)外(wai)表面(mian)和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)筒內(nei)表面(mian)之間以及(ji)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)內(nei)表面(mian)與(yu)(yu)(yu)芯(xin)棒(bang)表面(mian)之間的(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)(ca)(ca)力(li)(li)所(suo)必(bi)須增加的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)大小。很明顯,對于每(mei)次(ci)擠(ji)壓(ya)(ya),該系數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)值都必(bi)須單獨計算。因為摩擦(ca)(ca)(ca)力(li)(li)不僅取決于玻璃潤(run)滑劑的(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)(ca)(ca)系數(shu)(shu)f,而且也(ye)取決于摩擦(ca)(ca)(ca)面(mian)的(de)(de)(de)(de)總(zong)面(mian)積(ji)。而摩擦(ca)(ca)(ca)面(mian)積(ji)又分別取決于擠(ji)壓(ya)(ya)筒和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)芯(xin)棒(bang)的(de)(de)(de)(de)直徑D與(yu)(yu)(yu)d,同時(shi)還取決于坯(pi)(pi)(pi)料(liao)的(de)(de)(de)(de)長(chang)度L.應該注意的(de)(de)(de)(de)是,該公式(shi)中(zhong)L表示的(de)(de)(de)(de)是鐓(dui)粗時(shi),坯(pi)(pi)(pi)料(liao)金屬(shu)在(zai)充分填滿擠(ji)壓(ya)(ya)筒內(nei)表面(mian)和(he)芯(xin)棒(bang)外(wai)表面(mian)之間的(de)(de)(de)(de)間隙之后的(de)(de)(de)(de)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)長(chang)度。因為,只有當坯(pi)(pi)(pi)料(liao)經(jing)過(guo)充分鐓(dui)粗之后,才能建立起在(zai)穩定的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中(zhong),坯(pi)(pi)(pi)料(liao)外(wai)表面(mian)與(yu)(yu)(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)筒內(nei)襯的(de)(de)(de)(de)內(nei)表面(mian)以及(ji)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)內(nei)表面(mian)與(yu)(yu)(yu)芯(xin)棒(bang)外(wai)表面(mian)之間的(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)(ca)(ca)條件(jian)。


表3-1中的(de)Ky數據是(shi)在(zai)實驗基礎上,按(an)式(3-7)驗算后得出的(de)結果。


表3-1.jpg


  采用(yong)J.賽茹(ru)爾(er)內公式計(ji)算(suan)(suan)的(de)擠壓(ya)力(li)(li)與(yu)實驗(yan)資料相比(bi)較得(de)到令人滿(man)意的(de)結果(guo)。但(dan)是,應該指出,使用(yong)J.賽茹(ru)爾(er)內公式計(ji)算(suan)(suan)擠壓(ya)力(li)(li)時(shi),因為變(bian)形(xing)抗力(li)(li)的(de)數(shu)據不夠充分(fen)(fen),使用(yong)時(shi)有所(suo)不便。如果(guo)所(suo)擠壓(ya)的(de)材料在(zai)不同于表3-1所(suo)列的(de)溫度下擠壓(ya)時(shi),或者(zhe)材料的(de)化學成分(fen)(fen)不同時(shi),必須要預先測量擠壓(ya)力(li)(li),并經驗(yan)算(suan)(suan)得(de)到變(bian)形(xing)抗力(li)(li)。



2. T.B.普羅(luo)佐(zuo)洛(luo)夫公式


式 8.jpg


T.B.普羅佐洛夫(fu)公(gong)式(shi)沒有J.賽茹爾內公(gong)式(shi)的不足,用于計算簡(jian)單、方便,并(bing)且計算結(jie)果和實測(ce)值比較,能吻合得很(hen)好。



3. C.H.鮑里索(suo)夫和A.B.普里托馬諾夫公(gong)式


3.jpg

4.jpg


  需(xu)要說(shuo)明(ming)的(de)是(shi),確(que)定(ding)摩擦系(xi)數有多種(zhong)方(fang)法(fa),用于擠壓(ya)較合(he)適的(de)方(fang)法(fa)是(shi)C.N.古(gu)布金的(de)流(liu)出(chu)法(fa)和T.B.普羅佐(zuo)洛夫(fu)(fu)方(fang)法(fa)。當(dang)沿擠壓(ya)桿(gan)行程擠壓(ya)力變化曲(qu)線的(de)斜度減小時采用C.N.古(gu)布金的(de)流(liu)出(chu)法(fa)。而當(dang)在一定(ding)條件下,曲(qu)線平行于橫坐(zuo)標軸時則采用T.B.普羅佐(zuo)洛夫(fu)(fu)方(fang)法(fa)。


 擠壓不銹鋼(gang)管時,摩擦系(xi)數的計算公式如(ru)下:


5.jpg


 應注意,摩(mo)擦(ca)(ca)系(xi)數(shu)直接影響到(dao)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)大小(xiao),而擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)大小(xiao)可(ke)用(yong)以評價(jia)所采用(yong)的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)潤(run)滑劑的(de)(de)效果(guo)。因此,摩(mo)擦(ca)(ca)系(xi)數(shu)計算方法(fa)的(de)(de)選(xuan)擇,必(bi)須(xu)有針(zhen)對性(xing)。C.H.古希金法(fa)的(de)(de)實(shi)質在(zai)于(yu),隨著擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)的(de)(de)推(tui)進(jin)(jin),摩(mo)擦(ca)(ca)面積減小(xiao),用(yong)于(yu)克服(fu)摩(mo)擦(ca)(ca)的(de)(de)力(li)(li)(li)也減小(xiao),因而總擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)減小(xiao)。采用(yong)試(shi)驗得到(dao)的(de)(de)“擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)一擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿行程圖表(biao)”和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿在(zai)L1、L2位(wei)置時的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li),進(jin)(jin)行計算后(hou)可(ke)以得到(dao)摩(mo)擦(ca)(ca)系(xi)數(shu)值。而T.B.普(pu)羅佐洛夫法(fa)則(ze)是在(zai)于(yu)傳送(song)到(dao)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)上的(de)(de)力(li)(li)(li)的(de)(de)差別,及每一瞬間消耗(hao)在(zai)克服(fu)坯料與(yu)工(gong)(gong)具(ju)之間摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)(li)(li)的(de)(de)差別。為了(le)利用(yong)這個方法(fa),需要(yao)同時測量在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)上的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)。



4. BX 卡(ka)西揚圖表法(fa)


 采用 BX 卡西揚圖表法(fa)確(que)定(ding)(ding)擠(ji)壓力,由兩個步驟組(zu)成(cheng):首先(xian)確(que)定(ding)(ding)實際的(de)材料屈服極限,然后確(que)定(ding)(ding)擠(ji)壓力。


當已知擠壓速度時,按鋼管的內徑(dr)和壁厚(S),查BX卡西揚根據不同的擠壓筒直徑繪制的鋼管擠壓力計算圖表確定坯料金屬的變形速度(ε);然后,對于一定的材料和加熱溫度,按照“AAДинHиK圖表”查得變形抗力(σn);再根據已知的內徑(d)和壁厚(S)以及材料的變形抗力σn,在 BX 卡西揚繪制的圖表上確定擠壓力。


表3-2為(wei)Cr18Ni10Ti不銹鋼在1200℃溫度(du)下擠(ji)壓鋼管時,計算的擠(ji)壓力(以噸計)與(yu)實(shi)測擠(ji)壓力的比較(jiao)。從(cong)表3-2可以看出:


表 3-2.jpg


  a. 按(an)照J.賽(sai)茹(ru)爾內公(gong)式(shi)計算(suan)的(de)(de)擠壓力(li)為(wei)(wei)最大值(zhi)(zhi),而按(an)其余公(gong)式(shi)計算(suan)的(de)(de)擠壓力(li)為(wei)(wei)穩定值(zhi)(zhi)。


  b. 在T.B.普羅佐洛夫公(gong)式中(zhong),系數C取6,代替推薦值5,與實測的(de)資料比較得到的(de)結(jie)果較接近(jin)。


  c. 比較絕對偏幅,J.賽(sai)茹爾內公式為(wei)27.9t,T.B.普羅佐(zuo)洛(luo)夫公式為(wei)26t,C.N.鮑里索夫公式為(wei)31.3t,BX卡西揚圖表法為(wei)50.3t。


  在(zai)生產實際中,使用比較普(pu)遍的擠壓(ya)力計算公式還是J.賽茹爾內公式。