擠壓法可以生產各種各樣的不(bu)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。尤其是擠壓不銹鋼管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)(gong)模具(ju)不(bu)同的(de)工(gong)(gong)況條件(jian)對其(qi)材(cai)質、熱(re)處理以及結構形狀都提(ti)出(chu)了不(bu)同的(de)要(yao)求。不(bu)銹鋼(gang)管擠壓工(gong)(gong)模具(ju)的(de)材(cai)質應能承受工(gong)(gong)作時在(zai)高(gao)壓下溫度(du)的(de)急劇變化,周期性(xing)的(de)加熱(re)到高(gao)溫,隨后又快速地冷(leng)卻和負荷沖擊性(xing)下降的(de)工(gong)(gong)況條件(jian)。
2. 在大多數情況(kuang)下,擠(ji)壓(ya)過程是(shi)不平穩的(de)(de)(de),擠(ji)壓(ya)工(gong)模具(ju)上的(de)(de)(de)沖(chong)擊負荷要(yao)求制造工(gong)模具(ju)的(de)(de)(de)材料具(ju)有高(gao)的(de)(de)(de)沖(chong)擊韌性,但這與高(gao)硬度的(de)(de)(de)要(yao)求又相矛盾,則沖(chong)擊韌性反(fan)而會降低擠(ji)壓(ya)工(gong)模具(ju)的(de)(de)(de)壽命。
3. 在擠壓過程中,工模具中的(de)一些(xie)部件(jian)被加(jia)熱(re)到700~800℃的(de)溫度,并在這一溫度下進行水冷或(huo)氣冷。
4. 擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)、芯(xin)棒和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)工況條(tiao)件(jian)尤其嚴酷,沿被(bei)加熱(re)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)襯(chen)的(de)(de)長度(du)上,經常(chang)作用有(you)強烈(lie)的(de)(de)、不均(jun)勻的(de)(de)高(gao)溫坯料與(yu)內(nei)(nei)襯(chen)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)壁之間(jian)的(de)(de)接(jie)觸摩擦力(li)(li),高(gao)的(de)(de)徑向壓(ya)(ya)力(li)(li),該徑向壓(ya)(ya)力(li)(li)隨后又沖擊性(xing)的(de)(de)下降。同時,冷空氣或(huo)水通過擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)襯(chen)的(de)(de)孔腔,使(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)襯(chen)受(shou)到強烈(lie)地冷卻。在所有(you)這些工況條(tiao)件(jian)下,在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)的(de)(de)材料中產生了熱(re)超應力(li)(li),并且(qie)導致金屬材料迅速疲勞(lao),使(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)襯(chen)很(hen)快產生破裂或(huo)磨損而損壞。
5. 往往工(gong)作得很好(hao)的(de)芯棒(bang),由(you)于(yu)不(bu)(bu)良的(de)操作,在高壓(ya)和坯(pi)料(liao)加(jia)(jia)熱不(bu)(bu)足的(de)情況(kuang)下進行擠壓(ya)而遭到破壞。原因為坯(pi)料(liao)加(jia)(jia)熱不(bu)(bu)足而導致擠壓(ya)力急劇上(shang)升(sheng)。實際上(shang),這種由(you)于(yu)不(bu)(bu)良的(de)操作而導致擠壓(ya)工(gong)模(mo)具損壞的(de)現象是可(ke)以避(bi)免(mian)的(de)。
6. 不銹鋼管擠(ji)(ji)(ji)壓工(gong)(gong)模具因長時間停(ting)留在1100℃以(yi)上的高溫區,而使其壽命大大降低。因此,在擠(ji)(ji)(ji)壓工(gong)(gong)藝和設(she)備設(she)計時,必須力(li)求縮短擠(ji)(ji)(ji)壓時間,尤其是(shi)純擠(ji)(ji)(ji)壓時間,應(ying)盡量(liang)控制在3~4s之內完成。可見對擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)純擠(ji)(ji)(ji)壓時間的控制,并不是(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)生產率的需要(yao),而是(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓工(gong)(gong)模具使用壽命的要(yao)求。
7. 采用含W和Mo元素的耐熱鋼(gang)(gang)來制造工模(mo)具(ju)時(shi),這類鋼(gang)(gang)通常是(shi)導熱性能比較差。因此(ci),在(zai)溫(wen)度急劇升高時(shi)產生(sheng)的熱沖擊負荷,可能導致工模(mo)具(ju)的破壞。為此(ci),工模(mo)具(ju)在(zai)使用前的預熱極(ji)為重要。
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鋼坯料的尺寸和產品的尺寸的改變而變化的情況。
由此可(ke)見,工模(mo)具(ju)材(cai)料(liao)的(de)選擇是根據擠(ji)壓一定(ding)材(cai)料(liao)時的(de)擠(ji)壓速度(du)條件、加熱(re)溫度(du)制(zhi)度(du)、坯料(liao)金屬的(de)塑性、擠(ji)壓產品的(de)形狀、潤滑(hua)情況和工模(mo)具(ju)被冷卻的(de)可(ke)能性等因素進行的(de)。而制(zhi)造工模(mo)具(ju)時,正(zheng)確(que)的(de)不銹鋼管機(ji)加工工藝及熱(re)處理制(zhi)度(du)對工模(mo)具(ju)的(de)使用壽命影響極大,其(qi)工藝制(zhi)度(du)的(de)擬訂起著決定(ding)性的(de)作用。
因此,在設計不(bu)(bu)銹鋼管擠壓工模(mo)具的(de)形狀(zhuang)、計算其強度和選擇其材料時,必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)到工模(mo)具各種不(bu)(bu)同的(de)工況條件。