不銹鋼管擠壓(ya)(ya)模是(shi)擠壓(ya)(ya)工模具中最易(yi)損壞的(de)(de)(de)模具。只有(you)在具有(you)擠壓(ya)(ya)模的(de)(de)(de)使用過程(cheng)中所承受(shou)的(de)(de)(de)負荷和溫度(du)變化方面(mian)的(de)(de)(de)數據(ju)的(de)(de)(de)條件下，才能有(you)充分的(de)(de)(de)根據(ju)來(lai)選擇制(zhi)造擠壓(ya)(ya)模的(de)(de)(de)材(cai)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，全蘇不銹鋼管科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼管廠(chang)，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(wei)了(le)確定擠壓模(mo)截面上各點(dian)(dian)（圖7-41)的(de)(de)(de)(de)溫度，采用帶(dai)有熱(re)(re)電(dian)偶(ou)槽的(de)(de)(de)(de)分塊(kuai)結構的(de)(de)(de)(de)模(mo)子，帶(dai)有直徑(jing)為(wei)0.3~0.5mm導(dao)線(xian)的(de)(de)(de)(de)Cr-Al熱(re)(re)電(dian)偶(ou)安(an)放在模(mo)子壓縮錐的(de)(de)(de)(de)起點(dian)(dian)和中點(dian)(dian)（點(dian)(dian)1、點(dian)(dian)2),圓錐到(dao)定徑(jing)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡(du)處(chu)(chu)（點(dian)(dian)3)和模(mo)壁內（點(dian)(dian)4).在點(dian)(dian)1~3的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)的(de)(de)(de)(de)端(duan)點(dian)(dian)安(an)置在距離模(mo)子表面深度1.5mm處(chu)(chu)。焊接好已接上導(dao)線(xian)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)，用由(you)氧化鋁和水玻璃的(de)(de)(de)(de)混合物制成的(de)(de)(de)(de)絕緣物質填(tian)滿熱(re)(re)電(dian)偶(ou)槽。然后把兩(liang)塊(kuai)半(ban)模(mo)焊接起來。
為(wei)了校準熱(re)電(dian)(dian)偶，把裝配好的模子(zi)放在(zai)有固定溫度的恒溫器中。熱(re)電(dian)(dian)偶測出數值的記錄(lu)(lu)(lu)由H-700示波器完成，在(zai)記錄(lu)(lu)(lu)溫度的同時還記錄(lu)(lu)(lu)了擠壓力。
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(bie)測量擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)溫度(du)的試驗是在擠(ji)壓(ya)(ya)鉬合(he)金ZrMo-2A時進行的。鉬合(he)金擠(ji)壓(ya)(ya)時，采用(yong)石墨墊進行無(wu)壓(ya)(ya)余(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)。
研究了擠(ji)壓模受(shou)熱程(cheng)度與所用(yong)玻璃潤滑劑的(de)黏度、延(yan)伸系數、擠(ji)壓速(su)度和其(qi)他(ta)參數之間的(de)關(guan)系。擠(ji)壓時擠(ji)壓模的(de)受(shou)熱情況示于圖7-41.
在(zai)(zai)采用玻(bo)璃潤(run)滑(hua)劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)不銹鋼坯料的(de)(de)條件(jian)下，擠(ji)(ji)壓(ya)模的(de)(de)受熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)一般情況示于圖7-41,由圖可知(zhi)：（1)擠(ji)(ji)壓(ya)之(zhi)前擠(ji)(ji)壓(ya)模上(shang)(shang)存在(zai)(zai)著體積上(shang)(shang)不均(jun)勻的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)場，這(zhe)是(shi)在(zai)(zai)冷(leng)模子(zi)與被加熱(re)(re)(re)(re)(re)到(dao)350℃的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)筒接(jie)觸(chu)之(zhi)后(hou)建立的(de)(de)。這(zhe)時，模子(zi)的(de)(de)最(zui)大(da)(da)受熱(re)(re)(re)(re)(re)（約280℃)發生在(zai)(zai)模子(zi)同(tong)擠(ji)(ji)壓(ya)筒直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)的(de)(de)部(bu)位（點(dian)1),而(er)(er)最(zui)小(xiao)受熱(re)(re)(re)(re)(re)發生在(zai)(zai)模子(zi)內部(bu)（點(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)過(guo)程中，來自(zi)變形(xing)坯料的(de)(de)流作用到(dao)模子(zi)上(shang)(shang)，此(ci)(ci)熱(re)(re)(re)(re)(re)流經過(guo)潤(run)滑(hua)墊(dian)發生作用，而(er)(er)潤(run)滑(hua)墊(dian)的(de)(de)厚(hou)度從點(dian)1到(dao)點(dian)3逐漸減小(xiao)。因此(ci)(ci)，模子(zi)工作圓錐表面(mian)的(de)(de)受熱(re)(re)(re)(re)(re)是(shi)不均(jun)勻的(de)(de)。最(zui)大(da)(da)的(de)(de)溫度增加ΔT發生在(zai)(zai)圓錐部(bu)位到(dao)定徑帶的(de)(de)過(guo)渡(du)處(chu)(chu)（點(dian)3),此(ci)(ci)處(chu)(chu)潤(run)滑(hua)劑(ji)層最(zui)薄(bo)。在(zai)(zai)表面(mian)層，該區域(yu)的(de)(de)溫度增加到(dao)300℃,而(er)(er)在(zai)(zai)深度1.5mm處(chu)(chu)T3為200℃.在(zai)(zai)點(dian)1和點(dian)2處(chu)(chu)，ΔT的(de)(de)數值不超過(guo)20~30℃.因此(ci)(ci)，模子(zi)上(shang)(shang)最(zui)大(da)(da)受熱(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)是(shi)區域(yu)3,該處(chu)(chu)表面(mian)層的(de)(de)溫度達500℃,在(zai)(zai)深度1.5mm的(de)(de)層面(mian)平均(jun)溫度為400℃.
試驗時，采用(yong)(yong)以下材(cai)料制作擠壓模具(ju)：GW工(gong)具(ju)鋼(gang)、鎳(nie)基和難熔金屬為基的(de)耐熱合金。這些材(cai)料的(de)強度(du)(du)極限σ,和溫度(du)(du)的(de)關系示于圖7-42.從圖中可以看出，熱穩定性最(zui)好(hao)的(de)工(gong)具(ju)鋼(gang)3Cr2W8V可以應用(yong)(yong)在不超(chao)過(guo)600℃的(de)受熱溫度(du)(du)下，超(chao)過(guo)該溫度(du)(du)將引起此鋼(gang)強度(du)(du)極限的(de)急劇(ju)下降(jiang)。
鎳基耐熱合(he)金(jin)(jin)在(zai)800℃下可(ke)以保持足夠高的強度。在(zai)加熱到900℃時，這(zhe)類合(he)金(jin)(jin)還(huan)可(ke)以在(zai)不超(chao)過600MPa的載荷下工作。
鉬基高溫合金(jin)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試驗材料(liao)的耐磨性，將其制作成模(mo)環進行試驗。模(mo)環由鉬合(he)金(jin)ZrMo-2A和(he)ZrMo-5、高溫合(he)金(jin)CrNi5NbWMoCoAl和(he)ЖSi6CoP以(yi)及工(gong)具(ju)鋼3Cr2W8V制成。另外還試驗了硬質合(he)金(jin)WCo25B模(mo)環。套(tao)環由3Cr2W8V 鋼制成并經(jing)熱處理，HRC=42~44.各種(zhong)材料(liao)的模(mo)環的硬度列于表7-7中(zhong)。
模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)以(yi)0.08~0.10mm的(de)(de)過(guo)盈量被壓(ya)入套環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)中。以(yi)模(mo)(mo)孔直徑的(de)(de)變化作為評(ping)定模(mo)(mo)子磨損的(de)(de)標準。采用最佳成分的(de)(de)潤滑劑在(zai)擠壓(ya)不銹(xiu)鋼坯料的(de)(de)條件下(xia)進(jin)行試(shi)驗(yan)。為了研究模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)在(zai)更加(jia)嚴(yan)酷的(de)(de)工(gong)作條件下(xia)工(gong)作的(de)(de)情況，進(jin)行了無潤滑劑擠壓(ya)試(shi)驗(yan)。此時(shi)在(zai)模(mo)(mo)子點3部位的(de)(de)受(shou)熱溫度(du)達(da)到800~900℃.組合(he)模(mo)(mo)的(de)(de)試(shi)驗(yan)表明，在(zai)第一批(pi)材料擠壓(ya)后，鉬(mu)合(he)金(jin)模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)過(guo)盈量減(jian)少，并發(fa)現模(mo)(mo)孔直徑略有(you)減(jian)小(xiao)；但(dan)在(zai)以(yi)后的(de)(de)數次擠壓(ya)后，模(mo)(mo)孔沒有(you)發(fa)生變化，模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)出現破(po)裂(lie)，而模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)裂(lie)紋的(de)(de)存在(zai)卻沒有(you)影(ying)響其工(gong)作能力。
高(gao)溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生了帶有相應(ying)的模孔直徑不大(da)地減(jian)小。但(dan)此過程沒有伴(ban)隨模環裂(lie)紋的形成。
硬質(zhi)合金模(mo)環(huan)（WCo25B)工作過程中(zhong)并(bing)不(bu)會減小(xiao)直徑，相應地，尺寸(cun)也不(bu)會改變(bian)，但經(jing)第(di)一(yi)次(ci)擠壓后，模(mo)環(huan)表(biao)面會產(chan)生網狀裂紋。
鉬(mu)合(he)金模環由(you)于(yu)減(jian)徑引(yin)起的(de)直(zhi)徑最(zui)大減(jian)小值(zhi)為0.25mm,而鎳(nie)合(he)金為0.1mm.在隨(sui)后的(de)3~5次擠壓(ya)時（用潤滑(hua)劑），鎳(nie)合(he)金模環孔(kong)徑停(ting)止減(jian)小，而鉬(mu)合(he)金模環仍有減(jian)徑，直(zhi)至10次擠壓(ya)后才停(ting)止。
為了更(geng)加廣(guang)泛地試(shi)驗鎳(nie)基高溫(wen)合金(jin)模(mo)環的耐磨性，在(zai)巴爾(er)金(jin)中(zhong)央黑色冶金(jin)科(ke)學研究院進行的雙金(jin)屬(shu)型材的半(ban)工業(ye)性生產中(zhong)，采用(yong)帶(dai)有CrNi56WMoCoAl合金(jin)模(mo)環，經(jing)受100次以上的擠壓而無明顯的磨損。KSi6CoP合金(jin)模(mo)環用(yong)于(yu)擠壓高溫(wen)合金(jin)Эи929試(shi)驗表明，模(mo)環在(zai)擠壓70次以后，實際上模(mo)孔尺寸沒(mei)有改變。
在(zai)擠(ji)壓難熔合(he)金(jin)(jin)坯料時，采用(yong)鉬(mu)合(he)金(jin)(jin)ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和(he)陶瓷(ci)CrSi22模(mo)(mo)環。為了防止模(mo)(mo)環減徑，模(mo)(mo)環要在(zai)低于(yu)再結晶(jing)溫度下進行預變形。
帶(dai)有以上材料模(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)組(zu)合模(mo)(mo)在擠壓(ya)鉬和鎢坯料時，加(jia)熱溫度為1300℃.ZrMo-2A合金模(mo)(mo)環(huan)在第一(yi)次擠壓(ya)后(hou)，直徑(jing)增加(jia)了0.8~1.0mm,當(dang)擠壓(ya)溫度提高到(dao)1500~1600℃時，模(mo)(mo)環(huan)孔徑(jing)增加(jia)達2.0mm,即發生(sheng)了強(qiang)烈的(de)(de)熱磨(mo)損。帶(dai)ZrMo-5合金模(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)組(zu)合模(mo)(mo)顯(xian)示出比較高的(de)(de)耐磨(mo)性，被(bei)用于(yu)擠壓(ya)加(jia)熱到(dao)1400℃的(de)(de)鎢坯料，經(jing)5次擠壓(ya)后(hou)，模(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)磨(mo)損為0.1mm.
ZrMoW-70合(he)金(jin)模環用于擠(ji)壓(ya)鉬合(he)金(jin)坯料(liao)時(shi)，加熱溫度為(wei)1300℃,發生的模徑減徑量在擠(ji)壓(ya)3次(ci)后為(wei)1.1mm.
擠(ji)壓(ya)難熔合金時，加(jia)熱溫(wen)度為1300~1700℃,采用裝有22CrSi陶瓷材料(liao)(liao)模(mo)(mo)環(huan)的組合模(mo)(mo)，絕對(dui)不(bu)會產生(sheng)模(mo)(mo)孔尺(chi)寸的改變。但此種(zhong)材料(liao)(liao)模(mo)(mo)環(huan)的機(ji)械強(qiang)度不(bu)高，經(jing)常在擠(ji)壓(ya)周期結束時，由于橫梁和擠(ji)壓(ya)筒的碰撞(zhuang)震(zhen)動而破壞(huai)(huai)，或當采用石(shi)墨(mo)墊進行無壓(ya)余擠(ji)壓(ya)時，在金屬(shu)從模(mo)(mo)孔擠(ji)出的瞬(shun)間(jian)，模(mo)(mo)環(huan)即發生(sheng)破壞(huai)(huai)。表7-8為擠(ji)壓(ya)難熔金屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)時模(mo)(mo)環(huan)的使用壽命(ming)試驗結果。
