擠壓法可以生產各種各樣的不銹鋼管產品,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(xiu)鋼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(ji)壓工(gong)(gong)模具不同的(de)工(gong)(gong)況(kuang)條件(jian)對其材(cai)質(zhi)、熱處(chu)理以及結(jie)構(gou)形狀都提出(chu)了不同的(de)要求。不銹鋼管擠(ji)壓工(gong)(gong)模具的(de)材(cai)質(zhi)應能承(cheng)受工(gong)(gong)作(zuo)時在高壓下(xia)溫度的(de)急劇變化,周期(qi)性的(de)加熱到高溫,隨后又快速地(di)冷(leng)卻(que)和負荷沖擊(ji)性下(xia)降的(de)工(gong)(gong)況(kuang)條件(jian)。
2. 在大多數情況下,擠(ji)壓過程是不平穩的,擠(ji)壓工模具上(shang)的沖(chong)擊負(fu)荷(he)要(yao)求制造(zao)工模具的材料具有(you)高的沖(chong)擊韌性,但這與高硬度(du)的要(yao)求又相矛盾,則(ze)沖(chong)擊韌性反而會(hui)降低(di)擠(ji)壓工模具的壽命。
3. 在擠壓過程中(zhong),工模具中(zhong)的一些部件被加(jia)熱到700~800℃的溫(wen)(wen)度(du)(du),并(bing)在這一溫(wen)(wen)度(du)(du)下進行(xing)水冷(leng)或(huo)氣冷(leng)。
4. 擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)、芯棒和擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)工況條件尤其嚴酷,沿被加熱的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯的(de)長(chang)度(du)上,經常作用有強烈的(de)、不均勻(yun)的(de)高(gao)溫坯料(liao)與內(nei)(nei)襯擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)壁之間的(de)接觸摩擦力(li)(li),高(gao)的(de)徑向壓(ya)力(li)(li),該(gai)徑向壓(ya)力(li)(li)隨(sui)后又沖擊性的(de)下降(jiang)。同(tong)時,冷空氣或水通過擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯的(de)孔(kong)腔,使擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯受到強烈地(di)冷卻。在所有這些(xie)工況條件下,在擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)的(de)材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)產(chan)生(sheng)了熱超(chao)應力(li)(li),并且導致金屬材(cai)(cai)料(liao)迅速疲(pi)勞(lao),使擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯很快產(chan)生(sheng)破裂或磨損(sun)而損(sun)壞。
5. 往往工作(zuo)得(de)很(hen)好的芯棒,由于不(bu)良(liang)的操(cao)作(zuo),在高壓和坯料加熱不(bu)足(zu)的情況下進行擠壓而遭到破壞。原因為(wei)坯料加熱不(bu)足(zu)而導(dao)致(zhi)擠壓力急劇上升。實際(ji)上,這(zhe)種(zhong)由于不(bu)良(liang)的操(cao)作(zuo)而導(dao)致(zhi)擠壓工模具損壞的現象是可以避免的。
6. 不銹(xiu)鋼管擠(ji)(ji)壓工模(mo)具因長時(shi)間(jian)停留(liu)在1100℃以(yi)上(shang)的(de)高溫區,而使其壽(shou)命大大降低。因此,在擠(ji)(ji)壓工藝(yi)和設備設計(ji)時(shi),必須力求縮(suo)短擠(ji)(ji)壓時(shi)間(jian),尤其是純擠(ji)(ji)壓時(shi)間(jian),應盡(jin)量(liang)控制在3~4s之(zhi)內(nei)完(wan)成。可見對擠(ji)(ji)壓機純擠(ji)(ji)壓時(shi)間(jian)的(de)控制,并不是擠(ji)(ji)壓機生產率的(de)需要(yao),而是擠(ji)(ji)壓工模(mo)具使用壽(shou)命的(de)要(yao)求。
7. 采用含W和Mo元(yuan)素的耐熱(re)鋼來制造工(gong)(gong)模(mo)具時(shi),這(zhe)類鋼通常是導熱(re)性能比(bi)較差。因(yin)此(ci),在(zai)(zai)溫(wen)度急(ji)劇升高時(shi)產生的熱(re)沖擊負荷,可能導致工(gong)(gong)模(mo)具的破壞。為此(ci),工(gong)(gong)模(mo)具在(zai)(zai)使用前的預熱(re)極(ji)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(bu)銹(xiu)鋼(gang)坯料(liao)的尺寸和產品的尺寸的改變而變化的情況。
由此可(ke)見,工模(mo)具材料(liao)的(de)選擇是根據擠(ji)壓一定材料(liao)時(shi)的(de)擠(ji)壓速度(du)條件、加熱(re)(re)溫度(du)制度(du)、坯料(liao)金(jin)屬的(de)塑性、擠(ji)壓產品的(de)形狀、潤滑情(qing)況和工模(mo)具被冷卻(que)的(de)可(ke)能(neng)性等因素進行的(de)。而制造工模(mo)具時(shi),正(zheng)確的(de)不(bu)銹鋼管機(ji)加工工藝及(ji)熱(re)(re)處理制度(du)對(dui)工模(mo)具的(de)使用壽命(ming)影響極大(da),其工藝制度(du)的(de)擬訂起(qi)著決定性的(de)作用。
因此(ci),在(zai)設計不銹(xiu)鋼管(guan)擠壓工模具的形狀、計算其強度和選(xuan)擇其材(cai)料時,必(bi)須(xu)考(kao)慮到工模具各(ge)種不同的工況條件。

