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(ji)壓(ya)不銹鋼(gang)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. 擠壓工模具不(bu)同(tong)(tong)的(de)工況條件對(dui)其材質、熱處理(li)以及結構形狀(zhuang)都(dou)提出了不(bu)同(tong)(tong)的(de)要求。不(bu)銹鋼管擠壓工模具的(de)材質應能承受工作(zuo)時在高壓下溫度的(de)急劇變化(hua),周(zhou)期性的(de)加熱到高溫,隨后又(you)快(kuai)速(su)地(di)冷卻和負荷沖擊性下降的(de)工況條件。
2. 在大多數情(qing)況下(xia),擠壓(ya)(ya)過(guo)程是不平穩的,擠壓(ya)(ya)工模(mo)具(ju)上的沖(chong)擊負(fu)荷要求(qiu)制造工模(mo)具(ju)的材料具(ju)有(you)高(gao)的沖(chong)擊韌(ren)性(xing),但這與(yu)高(gao)硬度的要求(qiu)又相矛盾,則沖(chong)擊韌(ren)性(xing)反而會降低擠壓(ya)(ya)工模(mo)具(ju)的壽命。
3. 在(zai)擠壓過程中,工(gong)模具中的一(yi)些(xie)部件被加(jia)熱(re)到700~800℃的溫度,并(bing)在(zai)這一(yi)溫度下進(jin)行水(shui)冷或氣冷。
4. 擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)、芯棒(bang)和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模的(de)工(gong)況(kuang)條(tiao)件尤其嚴(yan)酷,沿被加(jia)熱的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)(chen)的(de)長度上,經常作用有強烈(lie)的(de)、不均勻的(de)高(gao)(gao)溫坯料(liao)與內(nei)襯(chen)(chen)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)壁之間(jian)的(de)接觸摩(mo)擦力(li)(li),高(gao)(gao)的(de)徑向壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li),該徑向壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)隨后又沖擊性的(de)下降。同時,冷空氣或(huo)(huo)水(shui)通過擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)(chen)的(de)孔腔,使擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)(chen)受(shou)到強烈(lie)地(di)冷卻。在(zai)(zai)所有這些(xie)工(gong)況(kuang)條(tiao)件下,在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)的(de)材(cai)料(liao)中產(chan)(chan)生(sheng)了熱超(chao)應力(li)(li),并(bing)且導(dao)致金屬材(cai)料(liao)迅速疲勞,使擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)(chen)很快產(chan)(chan)生(sheng)破裂或(huo)(huo)磨損而(er)損壞。
5. 往(wang)往(wang)工作(zuo)得很好的芯棒,由(you)于不(bu)(bu)良的操作(zuo),在(zai)高壓和坯料(liao)(liao)加熱不(bu)(bu)足(zu)的情況下進行擠壓而遭(zao)到(dao)破壞。原因(yin)為坯料(liao)(liao)加熱不(bu)(bu)足(zu)而導(dao)致擠壓力急劇上升。實際(ji)上,這(zhe)種由(you)于不(bu)(bu)良的操作(zuo)而導(dao)致擠壓工模具損壞的現象是可以避免的。
6. 不(bu)(bu)銹鋼管(guan)擠(ji)(ji)壓工模(mo)具因長時(shi)間(jian)停留在1100℃以上的高溫區,而使其壽命大大降低(di)。因此(ci),在擠(ji)(ji)壓工藝和(he)設備設計時(shi),必(bi)須力求(qiu)縮短(duan)擠(ji)(ji)壓時(shi)間(jian),尤(you)其是(shi)純(chun)擠(ji)(ji)壓時(shi)間(jian),應盡量控制在3~4s之內完成。可見對擠(ji)(ji)壓機純(chun)擠(ji)(ji)壓時(shi)間(jian)的控制,并(bing)不(bu)(bu)是(shi)擠(ji)(ji)壓機生產率的需要(yao),而是(shi)擠(ji)(ji)壓工模(mo)具使用壽命的要(yao)求(qiu)。
7. 采用含W和Mo元(yuan)素的(de)耐熱(re)(re)鋼來(lai)制(zhi)造工模(mo)具(ju)時,這類鋼通常(chang)是導(dao)熱(re)(re)性能比較差。因此,在溫度急劇升高(gao)時產生的(de)熱(re)(re)沖擊負荷,可能導(dao)致工模(mo)具(ju)的(de)破壞(huai)。為此,工模(mo)具(ju)在使用前的(de)預熱(re)(re)極為重要。
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(pi)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(gong)模(mo)具(ju)材(cai)料的(de)(de)選擇是根據擠壓一定(ding)材(cai)料時(shi)的(de)(de)擠壓速度(du)條件、加熱(re)溫(wen)度(du)制度(du)、坯料金屬的(de)(de)塑(su)性(xing)、擠壓產(chan)品(pin)的(de)(de)形狀、潤滑情況和(he)工(gong)模(mo)具(ju)被(bei)冷卻的(de)(de)可(ke)能性(xing)等因素(su)進行的(de)(de)。而制造工(gong)模(mo)具(ju)時(shi),正確的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)管機加工(gong)工(gong)藝及(ji)熱(re)處理(li)制度(du)對(dui)工(gong)模(mo)具(ju)的(de)(de)使用(yong)壽命影響極(ji)大,其(qi)工(gong)藝制度(du)的(de)(de)擬訂起著決定(ding)性(xing)的(de)(de)作用(yong)。
因此,在設計(ji)不銹鋼管擠壓工(gong)(gong)模(mo)(mo)具(ju)的(de)形狀、計(ji)算其(qi)(qi)強度和選(xuan)擇其(qi)(qi)材料時,必(bi)須(xu)考慮到工(gong)(gong)模(mo)(mo)具(ju)各種不同的(de)工(gong)(gong)況(kuang)條件。