不銹鋼管擠壓模(mo)是(shi)擠壓工模(mo)具中最易損壞的模(mo)具。只有(you)(you)在具有(you)(you)擠壓模(mo)的使用過程(cheng)中所承受的負荷(he)和(he)溫度(du)變化方(fang)面(mian)的數據的條件(jian)下，才能有(you)(you)充分的根據來(lai)選擇制造擠壓模(mo)的材料。
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(guan)科學研究所和尼科波爾南方不(bu)銹(xiu)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)了確(que)定擠(ji)壓模(mo)截面上各點(dian)(dian)(dian)（圖7-41)的(de)溫度(du)，采用(yong)帶(dai)(dai)有熱電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)槽(cao)的(de)分塊結構的(de)模(mo)子，帶(dai)(dai)有直徑為(wei)0.3~0.5mm導(dao)(dao)線的(de)Cr-Al熱電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)安放在模(mo)子壓縮錐(zhui)(zhui)的(de)起點(dian)(dian)(dian)和中(zhong)點(dian)(dian)(dian)（點(dian)(dian)(dian)1、點(dian)(dian)(dian)2),圓錐(zhui)(zhui)到定徑帶(dai)(dai)的(de)過渡處（點(dian)(dian)(dian)3)和模(mo)壁內(nei)（點(dian)(dian)(dian)4).在點(dian)(dian)(dian)1~3的(de)熱電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)的(de)端點(dian)(dian)(dian)安置在距離模(mo)子表面深度(du)1.5mm處。焊(han)(han)接(jie)好已接(jie)上導(dao)(dao)線的(de)熱電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)，用(yong)由氧(yang)化鋁和水玻璃的(de)混合物(wu)制成(cheng)的(de)絕緣物(wu)質(zhi)填滿(man)熱電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)槽(cao)。然(ran)后(hou)把兩塊半模(mo)焊(han)(han)接(jie)起來(lai)。
為(wei)了校準(zhun)熱(re)(re)電偶(ou)，把(ba)裝配好的(de)(de)模子放(fang)在有(you)固(gu)定(ding)溫度的(de)(de)恒溫器中。熱(re)(re)電偶(ou)測出數值的(de)(de)記錄由H-700示波器完成，在記錄溫度的(de)(de)同時(shi)還記錄了擠壓力。
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(ge)別測量擠壓模(mo)溫度的(de)試驗(yan)是在擠壓鉬(mu)合(he)金ZrMo-2A時進行(xing)的(de)。鉬(mu)合(he)金擠壓時，采用石墨墊進行(xing)無壓余擠壓。
研究了擠壓(ya)(ya)模(mo)受熱(re)程度(du)與所用玻璃潤滑劑的黏度(du)、延伸系數(shu)、擠壓(ya)(ya)速(su)度(du)和其他參數(shu)之間的關系。擠壓(ya)(ya)時擠壓(ya)(ya)模(mo)的受熱(re)情(qing)況示于圖7-41.
在(zai)采用(yong)玻璃潤滑(hua)劑(ji)擠壓(ya)(ya)不(bu)銹鋼坯料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下(xia)，擠壓(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)般情況示于(yu)圖7-41,由圖可知(zhi)：（1)擠壓(ya)(ya)之前(qian)擠壓(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)上(shang)(shang)存(cun)在(zai)著體積上(shang)(shang)不(bu)均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)場(chang)，這是在(zai)冷模(mo)(mo)(mo)(mo)子與被加熱(re)到350℃的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)筒(tong)接觸之后建立的(de)(de)(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)(mo)子的(de)(de)(de)(de)(de)最大受(shou)熱(re)（約(yue)280℃)發(fa)生在(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)子同擠壓(ya)(ya)筒(tong)直接接觸的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位（點1),而(er)最小受(shou)熱(re)發(fa)生在(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)子內部(bu)（點4).(2)在(zai)擠壓(ya)(ya)過(guo)(guo)程中，來自(zi)變形坯料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)作用(yong)到模(mo)(mo)(mo)(mo)子上(shang)(shang)，此(ci)熱(re)流(liu)經過(guo)(guo)潤滑(hua)墊(dian)發(fa)生作用(yong)，而(er)潤滑(hua)墊(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)從點1到點3逐漸減小。因此(ci)，模(mo)(mo)(mo)(mo)子工作圓錐表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)是不(bu)均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)。最大的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)增(zeng)加ΔT發(fa)生在(zai)圓錐部(bu)位到定徑帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)渡(du)處(chu)（點3),此(ci)處(chu)潤滑(hua)劑(ji)層(ceng)最薄。在(zai)表(biao)面(mian)層(ceng)，該(gai)區域的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)增(zeng)加到300℃,而(er)在(zai)深度(du)1.5mm處(chu)T3為(wei)200℃.在(zai)點1和點2處(chu)，ΔT的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值不(bu)超過(guo)(guo)20~30℃.因此(ci)，模(mo)(mo)(mo)(mo)子上(shang)(shang)最大受(shou)熱(re)處(chu)是區域3,該(gai)處(chu)表(biao)面(mian)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)達500℃,在(zai)深度(du)1.5mm的(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)面(mian)平(ping)均(jun)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)400℃.
試(shi)驗(yan)時，采(cai)用以下材料制作擠壓模(mo)具：GW工具鋼、鎳基和難熔金(jin)屬為基的耐熱合金(jin)。這(zhe)些材料的強(qiang)度(du)(du)極(ji)限σ,和溫(wen)(wen)度(du)(du)的關系(xi)示(shi)于圖7-42.從圖中可以看出，熱穩(wen)定性最(zui)好的工具鋼3Cr2W8V可以應用在不超過600℃的受熱溫(wen)(wen)度(du)(du)下，超過該溫(wen)(wen)度(du)(du)將引起此鋼強(qiang)度(du)(du)極(ji)限的急劇下降。
鎳基耐熱(re)(re)合金在800℃下可以(yi)保持足夠(gou)高的強度(du)。在加(jia)熱(re)(re)到900℃時，這(zhe)類(lei)合金還可以(yi)在不超過(guo)600MPa的載荷下工(gong)作。
鉬基高溫合金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(wei)了確定圖7-41試(shi)驗(yan)材料的耐磨性，將其(qi)制作成(cheng)模(mo)(mo)環進行試(shi)驗(yan)。模(mo)(mo)環由(you)(you)鉬合金(jin)ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫合金(jin)CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工(gong)具鋼3Cr2W8V制成(cheng)。另(ling)外還試(shi)驗(yan)了硬質合金(jin)WCo25B模(mo)(mo)環。套環由(you)(you)3Cr2W8V 鋼制成(cheng)并經熱(re)處理，HRC=42~44.各種(zhong)材料的模(mo)(mo)環的硬度(du)列于表(biao)7-7中。
模(mo)(mo)環(huan)以(yi)0.08~0.10mm的過盈量(liang)被壓入套環(huan)中(zhong)。以(yi)模(mo)(mo)孔直徑的變化作為評定(ding)模(mo)(mo)子磨損的標準。采(cai)用最佳成分的潤滑(hua)劑(ji)在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓不(bu)銹(xiu)鋼坯料的條件下進行(xing)試(shi)驗(yan)(yan)。為了研究模(mo)(mo)環(huan)在(zai)(zai)(zai)更加(jia)嚴(yan)酷的工(gong)(gong)作條件下工(gong)(gong)作的情況，進行(xing)了無(wu)潤滑(hua)劑(ji)擠(ji)壓試(shi)驗(yan)(yan)。此時在(zai)(zai)(zai)模(mo)(mo)子點3部位的受熱溫度達到(dao)800~900℃.組合模(mo)(mo)的試(shi)驗(yan)(yan)表明，在(zai)(zai)(zai)第(di)一批材料擠(ji)壓后，鉬合金模(mo)(mo)環(huan)的過盈量(liang)減(jian)少，并(bing)發現模(mo)(mo)孔直徑略有減(jian)小；但在(zai)(zai)(zai)以(yi)后的數(shu)次(ci)擠(ji)壓后，模(mo)(mo)孔沒有發生變化，模(mo)(mo)環(huan)出現破(po)裂，而(er)模(mo)(mo)環(huan)裂紋的存在(zai)(zai)(zai)卻沒有影響其(qi)工(gong)(gong)作能(neng)力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生(sheng)了帶有相(xiang)應(ying)的(de)模孔直徑不大地減(jian)小。但(dan)此過程沒有伴隨模環(huan)裂(lie)紋的(de)形成。
硬(ying)質合金模環（WCo25B)工作過程(cheng)中并不會減(jian)小直徑，相(xiang)應地，尺(chi)寸(cun)也不會改變，但經第一次擠(ji)壓后，模環表面(mian)會產生網狀裂(lie)紋(wen)。
鉬合(he)金模(mo)環(huan)(huan)由于減徑(jing)引起的直(zhi)徑(jing)最大減小值(zhi)為0.25mm,而鎳合(he)金為0.1mm.在隨(sui)后的3~5次擠(ji)壓(ya)時（用潤滑劑），鎳合(he)金模(mo)環(huan)(huan)孔徑(jing)停(ting)止減小，而鉬合(he)金模(mo)環(huan)(huan)仍有減徑(jing)，直(zhi)至10次擠(ji)壓(ya)后才停(ting)止。
為了更加廣(guang)泛地試驗鎳基高溫合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)環的耐磨性，在(zai)巴爾金(jin)中(zhong)央黑色冶金(jin)科學研究院進行的雙(shuang)金(jin)屬型材的半工業性生產中(zhong)，采用帶有CrNi56WMoCoAl合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)環，經受100次以(yi)(yi)上的擠壓(ya)而無明顯的磨損(sun)。KSi6CoP合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)環用于擠壓(ya)高溫合(he)(he)金(jin)Эи929試驗表明，模(mo)(mo)環在(zai)擠壓(ya)70次以(yi)(yi)后(hou)，實際上模(mo)(mo)孔尺(chi)寸沒有改變。
在擠(ji)壓難熔合金坯料(liao)時，采用(yong)鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環(huan)。為了防(fang)止模環(huan)減徑，模環(huan)要在低(di)于(yu)再結晶溫度(du)下進(jin)行預(yu)變形(xing)。
帶(dai)有以上材料模環的組(zu)合(he)模在擠壓(ya)鉬和鎢坯(pi)(pi)料時(shi)，加(jia)熱溫度為1300℃.ZrMo-2A合(he)金(jin)模環在第一次擠壓(ya)后，直(zhi)徑(jing)增加(jia)了(le)0.8~1.0mm,當擠壓(ya)溫度提(ti)高到1500~1600℃時(shi)，模環孔(kong)徑(jing)增加(jia)達2.0mm,即發生了(le)強烈的熱磨損。帶(dai)ZrMo-5合(he)金(jin)模環的組(zu)合(he)模顯示出比較高的耐磨性，被用于擠壓(ya)加(jia)熱到1400℃的鎢坯(pi)(pi)料，經5次擠壓(ya)后，模環的磨損為0.1mm.
ZrMoW-70合(he)金模(mo)環(huan)用于擠壓鉬合(he)金坯(pi)料時，加(jia)熱(re)溫度為(wei)1300℃,發生的模(mo)徑減徑量在擠壓3次后(hou)為(wei)1.1mm.
擠(ji)(ji)壓難熔(rong)合金(jin)(jin)時，加熱溫度(du)(du)為1300~1700℃,采用(yong)裝有(you)22CrSi陶瓷材料(liao)(liao)模(mo)(mo)環(huan)(huan)的組合模(mo)(mo)，絕對不會產(chan)生(sheng)模(mo)(mo)孔尺寸的改(gai)變。但此種材料(liao)(liao)模(mo)(mo)環(huan)(huan)的機械強(qiang)度(du)(du)不高，經(jing)常在擠(ji)(ji)壓周(zhou)期結束時，由于橫梁和(he)擠(ji)(ji)壓筒的碰撞震動而破壞，或當采用(yong)石墨墊進行無壓余擠(ji)(ji)壓時，在金(jin)(jin)屬從模(mo)(mo)孔擠(ji)(ji)出的瞬間，模(mo)(mo)環(huan)(huan)即發生(sheng)破壞。表7-8為擠(ji)(ji)壓難熔(rong)金(jin)(jin)屬坯料(liao)(liao)時模(mo)(mo)環(huan)(huan)的使用(yong)壽(shou)命試(shi)驗結果。
