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。尤其是擠壓不銹鋼(gang)管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(mo)具不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)工況條件(jian)對(dui)其材(cai)質、熱處理以及結構形狀都提(ti)出了(le)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)要求。不(bu)(bu)銹鋼管擠壓工模(mo)具的(de)材(cai)質應能承受工作時在高壓下溫(wen)(wen)度的(de)急劇變化(hua),周(zhou)期性的(de)加(jia)熱到(dao)高溫(wen)(wen),隨后又快速地(di)冷(leng)卻和負荷沖擊性下降的(de)工況條件(jian)。
2. 在大多數(shu)情況下,擠(ji)(ji)壓過程是不平(ping)穩的(de),擠(ji)(ji)壓工(gong)模(mo)具(ju)上的(de)沖(chong)擊(ji)負荷要求制造工(gong)模(mo)具(ju)的(de)材料具(ju)有高的(de)沖(chong)擊(ji)韌性,但這與(yu)高硬(ying)度的(de)要求又相矛盾,則沖(chong)擊(ji)韌性反(fan)而會降低擠(ji)(ji)壓工(gong)模(mo)具(ju)的(de)壽命。
3. 在擠壓(ya)過程中,工模具中的(de)一些部件被加熱到700~800℃的(de)溫(wen)(wen)度(du),并在這一溫(wen)(wen)度(du)下進行(xing)水冷或氣(qi)冷。
4. 擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)、芯棒和擠(ji)壓(ya)(ya)模的(de)工況條件(jian)尤其(qi)嚴酷,沿被加熱的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)的(de)長度上,經常作用(yong)有強烈的(de)、不均勻的(de)高(gao)溫坯料(liao)(liao)與內(nei)襯(chen)擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)壁之間的(de)接觸摩(mo)擦力(li),高(gao)的(de)徑向(xiang)壓(ya)(ya)力(li),該徑向(xiang)壓(ya)(ya)力(li)隨后又(you)沖擊性的(de)下降。同時,冷(leng)空氣或(huo)水通過擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)的(de)孔腔(qiang),使擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)受到強烈地冷(leng)卻。在所有這些工況條件(jian)下,在擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)中產生了熱超應力(li),并且導致金屬材(cai)(cai)料(liao)(liao)迅速疲勞,使擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯(chen)很快產生破裂(lie)或(huo)磨損而損壞。
5. 往往工(gong)作(zuo)得很好(hao)的芯棒,由(you)(you)于不(bu)良的操(cao)作(zuo),在高壓和坯料加熱不(bu)足(zu)的情況(kuang)下進行擠(ji)壓而遭到破壞(huai)(huai)。原因(yin)為坯料加熱不(bu)足(zu)而導(dao)致(zhi)擠(ji)壓力急劇上升。實際上,這種由(you)(you)于不(bu)良的操(cao)作(zuo)而導(dao)致(zhi)擠(ji)壓工(gong)模(mo)具損壞(huai)(huai)的現象是可(ke)以避免的。
6. 不(bu)銹鋼管擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)工(gong)模具因長時(shi)間(jian)(jian)停留(liu)在1100℃以上(shang)的(de)(de)高溫區,而使其壽命大大降低(di)。因此(ci),在擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)工(gong)藝和設備設計時(shi),必(bi)須力(li)求縮短擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi)間(jian)(jian),尤其是純(chun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi)間(jian)(jian),應盡量控制在3~4s之內(nei)完成。可見(jian)對擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機純(chun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)控制,并不(bu)是擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機生產率的(de)(de)需(xu)要,而是擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)工(gong)模具使用壽命的(de)(de)要求。
7. 采用含W和Mo元素的耐熱鋼來(lai)制造工模(mo)具(ju)時(shi),這類鋼通常(chang)是導熱性能比較差(cha)。因(yin)此,在溫度(du)急劇升高時(shi)產生的熱沖(chong)擊負荷,可能導致工模(mo)具(ju)的破(po)壞。為此,工模(mo)具(ju)在使用前的預熱極為重要。
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(xiu)鋼坯料的尺寸和產品的尺寸的改變而變化的情況。
由(you)此可見(jian),工(gong)模(mo)具材料的(de)(de)選擇是根據擠(ji)(ji)(ji)壓一定(ding)材料時的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓速度(du)(du)條(tiao)件、加熱(re)溫度(du)(du)制度(du)(du)、坯料金屬的(de)(de)塑性(xing)、擠(ji)(ji)(ji)壓產品(pin)的(de)(de)形狀、潤滑情況和(he)工(gong)模(mo)具被冷卻的(de)(de)可能性(xing)等(deng)因(yin)素進行(xing)的(de)(de)。而制造工(gong)模(mo)具時,正確(que)的(de)(de)不(bu)銹鋼管機加工(gong)工(gong)藝及熱(re)處理(li)制度(du)(du)對工(gong)模(mo)具的(de)(de)使用壽命影響極大(da),其工(gong)藝制度(du)(du)的(de)(de)擬訂起(qi)著決定(ding)性(xing)的(de)(de)作用。
因此,在設(she)計不(bu)銹(xiu)鋼管擠(ji)壓工模(mo)具(ju)的(de)形狀(zhuang)、計算其強度(du)和選擇其材料時,必(bi)須考慮到(dao)工模(mo)具(ju)各種不(bu)同的(de)工況條件。