早期使用的潤滑劑,曾采用“包套擠壓”不銹鋼等貴重產品,即在不銹鋼管坯料的外表面包套上一層銅,作為擠壓時的潤滑劑。20世紀20年代未,開始采用石墨、二氧化硫、滑石、鋸末、氯化鈉和重油等作為鋼質材料和各種產品擠壓時的潤滑劑。
與此同時(shi),曾經還(huan)使用過一種“新型的潤滑工(gong)藝”,即“Cgatot工(gong)藝”作為(wei)不銹鋼管(guan)擠(ji)壓(ya)(ya)的潤滑工(gong)藝,即采用石墨、西麻(ma)子油和鋸末(mo)的混(hun)合物,并在其內還(huan)加(jia)入煙火(huo)、鑄成(cheng)盤狀(zhuang)(zhuang),放置(zhi)在擠(ji)壓(ya)(ya)模與坯(pi)料(liao)(liao)之間(jian)。當(dang)其加(jia)熱的坯(pi)料(liao)(liao)接觸(chu)時(shi),發生爆(bao)炸后呈粉(fen)狀(zhuang)(zhuang)涂敷(fu)在擠(ji)壓(ya)(ya)不銹鋼管(guan)坯(pi)料(liao)(liao)的表面上(shang)作為(wei)潤滑劑(ji)。
多年來,許多工業國家受到用擠壓法生產有色金屬產品的啟示,都曾經考慮,甚至試驗過用熱擠壓法來生產黑色金屬的產品,并得出了黑色金屬同有色金屬一樣可以用擠壓法來生產不銹鋼(gang)管(guan)和型鋼的結論。只是在擠壓黑色金屬時,設備容易損壞,特別是模子,常常是經過一次操作之后,就不能再使用了(圖4-1),影響了這一技術的發展。但是,人們還是不斷地進行擠壓法用于擠壓鋼質材料變形的試驗研究,因為普遍認為擠壓法如果用于黑色金屬制品的生產成功后將會意義更大。
首先是(shi)用(yong)(yong)擠壓(ya)法(fa)(fa)能(neng)(neng)像有(you)色金屬一(yi)樣制(zhi)造實心(xin)和(he)(he)空心(xin)不(bu)規則斷面的(de)(de)(de)(de)型材(cai),這(zhe)(zhe)是(shi)因為一(yi)些(xie)形狀復雜的(de)(de)(de)(de)型鋼通常是(shi)無法(fa)(fa)用(yong)(yong)軋制(zhi)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)生產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)。其次是(shi)由于工(gong)業發(fa)展需要(yao)(yao)含有(you)大量(liang)(liang)附加(jia)元素(su)的(de)(de)(de)(de)、高(gao)(gao)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin),而這(zhe)(zhe)類產(chan)(chan)品(pin)在(zai)軋制(zhi)時會給操作帶來很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)(de)困難(nan),成材(cai)率極(ji)低或者根本就無法(fa)(fa)加(jia)工(gong)。特別是(shi)當(dang)這(zhe)(zhe)類產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)需要(yao)(yao)量(liang)(liang)不(bu)多(duo),批量(liang)(liang)很(hen)小,特地(di)為此(ci)制(zhi)成軋制(zhi)設備(bei)和(he)(he)工(gong)具的(de)(de)(de)(de)成本很(hen)高(gao)(gao)。而對于多(duo)品(pin)種、小批量(liang)(liang)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan),擠壓(ya)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)靈(ling)活性和(he)(he)經(jing)濟性都是(shi)吸引人(ren)的(de)(de)(de)(de)。因此(ci),當(dang)時曾(ceng)有(you)人(ren)應用(yong)(yong)擠壓(ya)鋼的(de)(de)(de)(de)某些(xie)方法(fa)(fa),少量(liang)(liang)地(di)、有(you)條(tiao)件地(di)制(zhi)造毛坯,但(dan)始終沒有(you)得(de)到過(guo)成品(pin)。當(dang)時的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下認為,擠壓(ya)鋼質材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)技(ji)術(shu)問題是(shi),尋找(zhao)新的(de)(de)(de)(de)模(mo)子材(cai)料(liao)以提高(gao)(gao)擠壓(ya)模(mo)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)壽命。
1938年,法國電氣化學公司研制成(cheng)功一種(zhong)耐(nai)高(gao)(gao)溫的(de)(de)合(he)金,他(ta)(ta)們以為可(ke)以用這種(zhong)新材料制造擠(ji)壓模(mo)(mo),以承(cheng)受(shou)擠(ji)壓鋼時(shi)產生的(de)(de)高(gao)(gao)溫和應(ying)力。于(yu)是(shi)(shi)很快開展(zhan)了用這種(zhong)新材料制造擠(ji)壓模(mo)(mo)可(ke)行性(xing)(xing)研究(jiu),并(bing)在(zai)一臺600噸小型擠(ji)壓機上進(jin)行了試(shi)驗(yan)。試(shi)驗(yan)研究(jiu)結果(guo)并(bing)不令人(ren)滿意。在(zai)經過(guo)了深入的(de)(de)試(shi)驗(yan)研究(jiu)之(zhi)后(hou),他(ta)(ta)們開始認識到應(ying)該尋找一種(zhong)有效的(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)(hua)方(fang)法。因為擠(ji)壓時(shi),存在(zai)于(yu)坯料與工具之(zhi)間的(de)(de)摩擦使擠(ji)壓筒及擠(ji)壓模(mo)(mo)都受(shou)到嚴重的(de)(de)磨損。于(yu)是(shi)(shi)他(ta)(ta)們試(shi)驗(yan)了各(ge)(ge)種(zhong)不同的(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji),其中(zhong)包括(kuo)滑(hua)(hua)石、白堊粉、石墨、硼砂以及各(ge)(ge)種(zhong)動(dong)物(wu)(wu)、植物(wu)(wu)、礦物(wu)(wu)油(you)類。可(ke)是(shi)(shi),無(wu)論(lun)是(shi)(shi)能(neng)耐(nai)擠(ji)溫度的(de)(de)固體油(you)脂(zhi)或者是(shi)(shi)液體油(you)都沒能(neng)得到令人(ren)滿意的(de)(de)效果(guo)。根據(ju)觀(guan)察,任何(he)液體潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)在(zai)操作過(guo)程(cheng)中(zhong),甚至在(zai)操作之(zhi)前就(jiu)被擠(ji)壓的(de)(de)壓力從模(mo)(mo)孔(kong)中(zhong)壓出,因此,也就(jiu)不能(neng)保證(zheng)潤(run)(run)滑(hua)(hua)的(de)(de)效果(guo)。相反,固體潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)(滑(hua)(hua)石、石墨)雖能(neng)冷卻模(mo)(mo)子,但其腐蝕性(xing)(xing)很強,加速(su)了模(mo)(mo)子的(de)(de)磨損。
綜合所有(you)(you)的(de)研究結果得出了結論:有(you)(you)效(xiao)的(de)潤(run)滑(hua)劑必須在操作(zuo)溫度下具(ju)有(you)(you)膠黏性(xing)能(neng)。在試驗過程(cheng)中要保(bao)證潤(run)滑(hua)劑的(de)效(xiao)能(neng),在與熱壞料(liao)接觸時,所使(shi)用的(de)潤(run)滑(hua)材料(liao)應該由固(gu)體狀(zhuang)(zhuang)態變(bian)成(cheng)膠黏固(gu)體,而(er)不是(shi)液體狀(zhuang)(zhuang)態。在這種情況下,膠黏(nian)的(de)(de)(de)潤滑劑(ji)提供了適當(dang)的(de)(de)(de)機械阻(zu)力,能夠抵抗所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)壓力。同時一(yi)(yi)面軟熔一(yi)(yi)面不斷地產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)層(ceng)隔(ge)(ge)熱的(de)(de)(de)膠黏(nian)薄膜,裹住了擠壓條材(cai)。玻璃或(huo)在(zai)擠壓溫度下具有黏(nian)性(xing)的(de)(de)(de)材(cai)料(如黏(nian)結(jie)劑(ji)、爐渣(zha)或(huo)者某些(xie)鹽類或(huo)鹽的(de)(de)(de)混合物)符合以上(shang)要求,同時還有隔(ge)(ge)熱的(de)(de)(de)性(xing)能,這就(jiu)(jiu)能保護工具不致高溫,同時也能防止熱坯(pi)料表面的(de)(de)(de)冷卻。潤滑劑(ji)的(de)(de)(de)基本(ben)原則確定(ding)之后,這一(yi)(yi)新技(ji)術(shu)運用于工業中所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)許(xu)多細(xi)節向題也就(jiu)(jiu)接著在(zai)試驗(yan)研(yan)究中逐一(yi)(yi)得(de)到解(jie)決。
法(fa)國的(de)金屬拉拔與(yu)(yu)軋制(zhi)工(gong)廠改造了原來(lai)的(de)6MN(600t)擠壓機,同時,浙(zhe)江至德鋼業(ye)有限(xian)公司及金屬拉拔與(yu)(yu)軋制(zhi)工(gong)廠聯(lian)合共同建成了一(yi)臺15MN(1500t)新式的(de)擠壓機,以便(bian)用于新工(gong)藝進(jin)行各項(xiang)工(gong)業(ye)性試(shi)驗。
此后(hou)幾年,金(jin)屬拉拔與(yu)軋制工(gong)(gong)廠和(he)法國瓦魯雷克(ke)聯合公司一(yi)起共同使用(yong)6MN(600t)擠(ji)壓(ya)機和(he)15MN(1500t)擠(ji)壓(ya)機繼續進(jin)行這一(yi)新(xin)工(gong)(gong)藝的(de)試驗研(yan)究(jiu),在(zai)擠(ji)壓(ya)技術上及使用(yong)的(de)材料上都進(jin)行了(le)許多重要的(de)改進(jin),并逐步地解決(jue)了(le)新(xin)工(gong)(gong)藝用(yong)于工(gong)(gong)業生產時的(de)許多實際操作(zuo)問題(ti),創造并進(jin)一(yi)步完善了(le)鋼擠(ji)壓(ya)的(de)新(xin)工(gong)(gong)藝。
1941年,“玻璃潤滑劑(ji)高速擠壓法”專利許可證頒發給塞菲拉克(Cefilac)公司(原金屬拉拔與軋制工廠)的技術經理J.賽茹爾內(J.Sejournet),并且很快被美國、英國、西班牙、奧地利、日本、瑞典等30多個國家購買。
到了(le)20世紀(ji)50年(nian)代(dai)初期,由于相關(guan)科學技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)步,尤其(qi)是材料科學和(he)無氧(yang)化加熱(re)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan),鋼擠壓的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)和(he)設備得到進(jin)一(yi)(yi)步的(de)(de)(de)(de)(de)(de)完(wan)善和(he)提高。1951年(nian)底,世界上第一(yi)(yi)個采用(yong)“玻璃潤滑劑高速(su)擠壓法”生產(chan)(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)業性(xing)生產(chan)(chan)車間在(zai)美國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Babcock&Wilcox公司建成投(tou)產(chan)(chan)。此后十來年(nian)間,國(guo)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾乎(hu)所有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大公司,都逐漸以(yi)擠壓工(gong)(gong)藝(yi)來取代(dai)了(le)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼管生產(chan)(chan)方法,包括普(pu)遍(bian)采用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)輥(gun)斜軋穿孔工(gong)(gong)藝(yi)。
目前,在(zai)國(guo)外(wai)使用的玻璃(li)潤(run)滑劑,已經實現了(le)專門化(hua)、系列化(hua)和(he)(he)多元化(hua)。人們(men)還在(zai)不斷(duan)地(di)尋找高效、經濟(ji)和(he)(he)取材(cai)方便的玻璃(li)潤(run)滑劑的新品種(zhong),以適(shi)應(ying)熱(re)壓(ya)法的發展對(dui)玻璃(li)潤(run)滑劑所提出(chu)的高效率、多品種(zhong)和(he)(he)高質量的要(yao)求(qiu)。
表(biao)4-1 為美國(guo) Amerex 擠壓(ya)不銹鋼管(guan)公司(si)推薦使用的玻(bo)璃(li)潤滑(hua)(hua)劑系列,表(biao) 4-2 為美國(guo) Amerex 公司(si)使用玻(bo)璃(li)潤滑(hua)(hua)劑成(cheng)分及性能。