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(ci)同時,曾經還使用過一種“新型(xing)的潤滑工藝”,即“Cgatot工藝”作(zuo)為(wei)不(bu)銹鋼管擠壓的潤滑工藝,即采用石墨(mo)、西麻(ma)子油和鋸(ju)末的混合物,并在其(qi)內(nei)還加(jia)入(ru)煙火、鑄成盤狀,放(fang)置在擠壓模與坯(pi)料(liao)(liao)之間。當其(qi)加(jia)熱的坯(pi)料(liao)(liao)接(jie)觸時,發生爆(bao)炸后呈粉狀涂敷在擠壓不(bu)銹鋼管坯(pi)料(liao)(liao)的表面(mian)上作(zuo)為(wei)潤滑劑。
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(ji)壓(ya)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管和型鋼的結論。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)擠(ji)壓(ya)法能像有色金(jin)屬(shu)一(yi)樣制(zhi)(zhi)造實(shi)心和空心不規則斷(duan)面的(de)(de)型材,這是(shi)因為(wei)一(yi)些形狀復雜的(de)(de)型鋼通常是(shi)無(wu)法用(yong)軋(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)方法生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)。其次是(shi)由于工業發展需(xu)要(yao)含有大量(liang)(liang)附加元素(su)的(de)(de)、高(gao)性能的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin),而(er)這類產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)在軋(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)會給操作(zuo)帶(dai)來(lai)很多(duo)的(de)(de)困難(nan),成材率極低或者根(gen)本(ben)就無(wu)法加工。特別是(shi)當這類產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)需(xu)要(yao)量(liang)(liang)不多(duo),批(pi)量(liang)(liang)很小,特地為(wei)此制(zhi)(zhi)成軋(ya)制(zhi)(zhi)設備和工具的(de)(de)成本(ben)很高(gao)。而(er)對(dui)于多(duo)品(pin)(pin)種、小批(pi)量(liang)(liang)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan),擠(ji)壓(ya)法的(de)(de)靈活(huo)性和經濟性都是(shi)吸引人的(de)(de)。因此,當時(shi)曾有人應用(yong)擠(ji)壓(ya)鋼的(de)(de)某些方法,少(shao)量(liang)(liang)地、有條件(jian)地制(zhi)(zhi)造毛坯,但始終沒有得到過成品(pin)(pin)。當時(shi)的(de)(de)情(qing)況下認為(wei),擠(ji)壓(ya)鋼質材料的(de)(de)主要(yao)技術問題(ti)是(shi),尋找新的(de)(de)模子材料以提(ti)高(gao)擠(ji)壓(ya)模的(de)(de)使(shi)用(yong)壽命。
1938年,法國電(dian)氣(qi)化(hua)學(xue)公司(si)研制(zhi)成功一種(zhong)耐(nai)高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金,他們以為可(ke)以用(yong)這種(zhong)新材(cai)料制(zhi)造擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模,以承受擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋼時(shi)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和應力。于是很快開(kai)展了(le)用(yong)這種(zhong)新材(cai)料制(zhi)造擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模可(ke)行(xing)性研究,并(bing)在(zai)一臺600噸小(xiao)型擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機上進(jin)行(xing)了(le)試驗。試驗研究結果并(bing)不令人(ren)滿意。在(zai)經過了(le)深入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗研究之(zhi)后,他們開(kai)始認識到(dao)(dao)應該尋找一種(zhong)有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)(hua)(hua)方法。因為擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi),存(cun)在(zai)于坯(pi)料與工具之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩擦使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)及擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模都受到(dao)(dao)嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨損(sun)。于是他們試驗了(le)各種(zhong)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji),其(qi)中包括滑(hua)(hua)(hua)石、白堊(e)粉、石墨(mo)、硼(peng)砂以及各種(zhong)動物、植物、礦物油類。可(ke)是,無論是能耐(nai)擠(ji)(ji)(ji)溫度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)體油脂或者是液(ye)體油都沒能得到(dao)(dao)令人(ren)滿意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果。根據(ju)觀(guan)察,任何液(ye)體潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji)在(zai)操作(zuo)過程(cheng)中,甚至在(zai)操作(zuo)之(zhi)前就被(bei)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力從模孔中壓(ya)出,因此,也(ye)就不能保證潤(run)滑(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果。相反(fan),固(gu)(gu)體潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji)(滑(hua)(hua)(hua)石、石墨(mo))雖能冷卻(que)模子(zi),但其(qi)腐蝕性很強,加(jia)速(su)了(le)模子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨損(sun)。
綜合所有的(de)研究結果得(de)出了結論:有效(xiao)的(de)潤(run)滑劑必須在操作溫度下具有膠黏性能。在試驗過程中(zhong)要保(bao)證潤(run)滑劑的(de)效(xiao)能,在與熱壞(huai)料接觸時,所使用的(de)潤(run)滑材料應該由固體(ti)(ti)狀(zhuang)態變成膠黏固體(ti)(ti),而不是液體(ti)(ti)狀(zhuang)態。在這種情(qing)況下,膠黏(nian)(nian)的(de)(de)(de)潤滑劑(ji)提供了適當的(de)(de)(de)機械阻力,能(neng)夠抵(di)抗所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)壓力。同時(shi)(shi)一(yi)面軟熔一(yi)面不斷(duan)地產生(sheng)一(yi)層(ceng)隔熱的(de)(de)(de)膠(jiao)黏(nian)(nian)薄膜,裹住(zhu)了擠(ji)壓條材。玻璃或(huo)在擠(ji)壓溫度下(xia)具(ju)有黏(nian)(nian)性(xing)的(de)(de)(de)材料(liao)(如黏(nian)(nian)結劑(ji)、爐渣或(huo)者某些鹽類或(huo)鹽的(de)(de)(de)混合物)符合以上要(yao)求,同時(shi)(shi)還有隔熱的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),這就能(neng)保護工具(ju)不致(zhi)高溫,同時(shi)(shi)也能(neng)防止熱坯(pi)料(liao)表(biao)面的(de)(de)(de)冷(leng)卻。潤滑劑(ji)的(de)(de)(de)基本原則(ze)確定(ding)之后,這一(yi)新(xin)技術運用(yong)于工業中所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)許多(duo)細節向題也就接著在試(shi)驗研究中逐一(yi)得到(dao)解決(jue)。
法國的金(jin)屬拉拔與(yu)軋制工(gong)廠改造(zao)了(le)(le)原來的6MN(600t)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji),同時,浙江至德鋼(gang)業有限公司及(ji)金(jin)屬拉拔與(yu)軋制工(gong)廠聯合共同建成(cheng)了(le)(le)一臺15MN(1500t)新式的擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji),以便用于新工(gong)藝進(jin)行各項工(gong)業性試驗(yan)。
此后幾年,金屬拉拔與軋制工(gong)廠和(he)法國瓦(wa)魯雷克聯合公(gong)司一起(qi)共同(tong)使用6MN(600t)擠壓機和(he)15MN(1500t)擠壓機繼續進(jin)(jin)行這一新工(gong)藝的(de)試驗研究,在擠壓技術上及使用的(de)材料(liao)上都進(jin)(jin)行了許多重要的(de)改進(jin)(jin),并(bing)逐步(bu)地解決了新工(gong)藝用于工(gong)業生產時的(de)許多實際操作問題(ti),創造并(bing)進(jin)(jin)一步(bu)完善了鋼擠壓的(de)新工(gong)藝。
1941年,“玻璃(li)潤滑劑高速擠壓法”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50年代(dai)初(chu)期,由于相關科學(xue)(xue)技術的(de)進步,尤其是材料科學(xue)(xue)和無氧化加熱技術的(de)發展,鋼(gang)擠(ji)壓的(de)工(gong)藝(yi)和設備得到進一步的(de)完善和提高。1951年底(di),世界上第一個采用(yong)“玻(bo)璃潤(run)滑(hua)劑高速擠(ji)壓法(fa)”生產不(bu)銹鋼(gang)管的(de)工(gong)業性(xing)生產車間在美國的(de)Babcock&Wilcox公(gong)司建成投產。此后(hou)十來年間,國外的(de)幾乎所(suo)有的(de)生產不(bu)銹鋼(gang)管的(de)大公(gong)司,都逐漸以(yi)擠(ji)壓工(gong)藝(yi)來取代(dai)了(le)其他的(de)不(bu)銹鋼(gang)管生產方(fang)法(fa),包括普遍采用(yong)的(de)二輥斜(xie)軋穿孔工(gong)藝(yi)。
目前,在國外使用的玻(bo)璃(li)潤(run)滑劑,已經實現了專門化(hua)(hua)、系(xi)列化(hua)(hua)和多元化(hua)(hua)。人們(men)還(huan)在不斷地(di)尋找高(gao)效、經濟和取材方便的玻(bo)璃(li)潤(run)滑劑的新品(pin)種,以適應熱壓法(fa)的發(fa)展對玻(bo)璃(li)潤(run)滑劑所提(ti)出的高(gao)效率、多品(pin)種和高(gao)質量的要求。
表4-1 為美(mei)國 Amerex 擠壓不(bu)銹鋼管公(gong)司推薦使用(yong)的玻璃(li)潤滑劑系(xi)列(lie),表 4-2 為美(mei)國 Amerex 公(gong)司使用(yong)玻璃(li)潤滑劑成分及性能。