擠壓法可以生產各種各樣的不銹鋼管產品,擠壓鋼管產品斷面的高精度及其斷面的穩定性,需要大量高壽命和形狀相對穩定的工模具。在設計工模具時,必須先仔細地對全套工模具進行計算。因為,往往由于工模具的結構考慮得不夠周密,以及全套工模具裝配不當,導致工模具過早損壞,從而將大大增加產品的成本。尤其是擠壓不銹(xiu)鋼管(guan)和高鎳合金的管材和型材時,無論是溫度制度方面,還是在坯料形變時的應力承受方面,擠壓工模具的工況條件都是極其嚴酷的,具體來說:
1. 擠壓工(gong)模(mo)具不同的(de)工(gong)況條(tiao)件對其材(cai)質(zhi)、熱處(chu)理以(yi)及結(jie)構形狀都(dou)提出了不同的(de)要(yao)求。不銹鋼管擠壓工(gong)模(mo)具的(de)材(cai)質(zhi)應能承受工(gong)作時在高壓下溫度的(de)急劇變化,周期性(xing)的(de)加熱到高溫,隨后又快速地冷卻和負荷沖擊(ji)性(xing)下降的(de)工(gong)況條(tiao)件。
2. 在(zai)大(da)多數情況下,擠壓過(guo)程是(shi)不平穩的,擠壓工模具上的沖(chong)(chong)擊(ji)負荷要(yao)求(qiu)(qiu)制造工模具的材料具有高(gao)的沖(chong)(chong)擊(ji)韌性(xing),但這與高(gao)硬度的要(yao)求(qiu)(qiu)又相矛(mao)盾,則沖(chong)(chong)擊(ji)韌性(xing)反(fan)而(er)會降低擠壓工模具的壽(shou)命。
3. 在擠壓過(guo)程中(zhong),工模具中(zhong)的(de)(de)一些部(bu)件被加熱到(dao)700~800℃的(de)(de)溫度(du),并在這一溫度(du)下進行(xing)水冷(leng)或(huo)氣冷(leng)。
4. 擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)、芯棒和(he)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模的(de)(de)(de)工(gong)況(kuang)條件尤其嚴酷,沿(yan)被加熱的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)襯的(de)(de)(de)長度上,經常作用(yong)有(you)(you)強(qiang)烈的(de)(de)(de)、不均勻(yun)的(de)(de)(de)高溫坯料與內(nei)襯擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)壁之間的(de)(de)(de)接觸摩擦力(li),高的(de)(de)(de)徑向(xiang)壓(ya)(ya)力(li),該徑向(xiang)壓(ya)(ya)力(li)隨后又沖擊性的(de)(de)(de)下(xia)降。同時,冷空氣或(huo)水通過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)襯的(de)(de)(de)孔(kong)腔,使(shi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)襯受到強(qiang)烈地冷卻。在所有(you)(you)這(zhe)些工(gong)況(kuang)條件下(xia),在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)(de)材料中產(chan)生了熱超應力(li),并且(qie)導致金(jin)屬材料迅(xun)速疲勞(lao),使(shi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)襯很快產(chan)生破裂或(huo)磨損而損壞。
5. 往往工(gong)作(zuo)得很(hen)好的(de)芯棒(bang),由于不(bu)良(liang)的(de)操(cao)作(zuo),在(zai)高(gao)壓和坯料加熱不(bu)足(zu)(zu)的(de)情況下(xia)進行(xing)擠壓而(er)遭到破壞(huai)。原因為坯料加熱不(bu)足(zu)(zu)而(er)導(dao)致(zhi)擠壓力(li)急劇上(shang)升。實際上(shang),這種由于不(bu)良(liang)的(de)操(cao)作(zuo)而(er)導(dao)致(zhi)擠壓工(gong)模具損(sun)壞(huai)的(de)現象(xiang)是可以避免的(de)。
6. 不銹鋼(gang)管(guan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)工模(mo)(mo)具(ju)因長時(shi)間停(ting)留在1100℃以(yi)上的(de)高溫區,而使其壽命大大降低。因此,在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)工藝和設(she)備設(she)計(ji)時(shi),必須力(li)求縮短擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間,尤其是純擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間,應盡量控制在3~4s之內完成。可見對擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)純擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間的(de)控制,并不是擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)生產(chan)率的(de)需要(yao),而是擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)工模(mo)(mo)具(ju)使用壽命的(de)要(yao)求。
7. 采用(yong)含(han)W和Mo元素的耐熱(re)鋼來制(zhi)造工模具(ju)時,這類鋼通常(chang)是導(dao)熱(re)性能比較(jiao)差(cha)。因(yin)此,在溫(wen)度急(ji)劇升高時產生的熱(re)沖擊(ji)負荷,可能導(dao)致工模具(ju)的破壞。為(wei)(wei)此,工模具(ju)在使(shi)用(yong)前的預熱(re)極為(wei)(wei)重要(yao)。
8. 應了解工模具在使用時的硬度情況,因為工模具不正確的預熱可能導致其脆性破壞。此外,還必須考慮工模具的配置情況、工模具的尺寸以及有時其結構隨著擠壓不銹(xiu)鋼坯料的尺寸和產品的尺寸的改變而變化的情況。
由(you)此可見,工(gong)模(mo)具材料的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇是根據擠壓一定材料時的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓速度(du)條件、加熱溫度(du)制(zhi)度(du)、坯料金屬的(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)、擠壓產品的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)、潤(run)滑情況(kuang)和工(gong)模(mo)具被冷(leng)卻的(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)等(deng)因素進行的(de)(de)(de)(de)(de)。而制(zhi)造工(gong)模(mo)具時,正確的(de)(de)(de)(de)(de)不銹鋼管機加工(gong)工(gong)藝及熱處(chu)理制(zhi)度(du)對工(gong)模(mo)具的(de)(de)(de)(de)(de)使用壽(shou)命影響極大,其工(gong)藝制(zhi)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)擬訂(ding)起著決定性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)作用。
因此,在設計不銹鋼管擠壓工(gong)模(mo)具的(de)形狀(zhuang)、計算其(qi)強度和選擇其(qi)材料時(shi),必須考慮到工(gong)模(mo)具各(ge)種不同的(de)工(gong)況條件。