不(bu)銹鋼管擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)(shi),擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)置于坯料和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)之(zhi)間,起著保護擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)的(de)作用,使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)不(bu)與高(gao)溫(wen)坯料直接接觸,以免擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)受到高(gao)溫(wen)坯料的(de)熱(re)影響(xiang)。并且,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒及擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)芯(xin)棒之(zhi)間的(de)精確配合(he),減輕了擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)前進(jin)時(shi)(shi)的(de)摩擦力和(he)磨損(sun),同時(shi)(shi)也防(fang)止了金(jin)屬黏結在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)上(shang),使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)和(he)壓(ya)(ya)(ya)余的(de)分離更加容易進(jin)行(xing)。
在不銹鋼管擠壓過程中,擠壓墊承受高的壓縮應力,受到強烈的熱作用,使擠壓墊的工作溫度達到600~800℃.
當擠壓墊在擠壓筒中移動時,擠壓墊的側表面由于滑動的結果而發生摩擦,擠壓墊的前端面和側表面的邊緣受到最強烈的高溫加熱。在擠壓的結束階段,擠壓墊側面的尖銳邊緣磨損特別明顯,并且,在擠壓墊的前端面也發生磨損。當擠壓墊側面尖銳邊緣發生變形,不銹鋼管進入擠壓筒和擠壓墊的間隙中,楔住擠壓墊,擠壓墊再向擠壓金屬的變形區移動并陷入金屬變形錐“死區”內時,將進一步加劇擠壓墊邊緣的損壞。因此,一般都將擠壓墊的邊緣做成帶有一定曲率半徑的圓弧形狀。而擠壓墊前端平面的磨損,一般與坯料金屬外層沿擠壓墊從邊緣向中心的流動的溫度和速度條件有關。
1. 擠壓墊的種類(lei)和結構(gou)形式
擠(ji)(ji)壓墊的(de)結構主要(yao)有(you)在擠(ji)(ji)壓實心型(xing)材(cai)時(shi)用的(de)整(zheng)體型(xing)擠(ji)(ji)壓墊和(he)在擠(ji)(ji)壓鋼管(guan)及空心型(xing)材(cai)時(shi)用的(de)帶(dai)有(you)芯棒(bang)孔的(de)擠(ji)(ji)壓墊兩種(zhong)。
另外(wai),擠壓墊(dian)按(an)其在(zai)擠壓時和(he)擠壓桿(gan)的(de)連接(jie)形式又有與擠壓桿(gan)牢固(gu)連接(jie)和(he)沒有連接(jie)呈(cheng)自(zi)由(you)狀態的(de)擠壓墊(dian)兩種。
借助于連接(jie)螺紋(wen)和擠壓桿牢固連接(jie)的擠壓墊,通常用(yong)(yong)于小型擠壓機(ji)或(huo)立式機(ji)械擠壓機(ji)上。這種擠壓墊也(ye)稱為桿頭,可連續使用(yong)(yong)直至磨損或(huo)破壞。
和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓桿沒有任何固定連接,完全(quan)呈自(zi)由狀態的(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓墊,在(zai)現代大型臥式擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機上一(yi)般(ban)都采(cai)用(yong)這(zhe)種類型的(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓墊。而且使(shi)用(yong)時往(wang)往(wang)采(cai)用(yong)由5~8個(ge)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓墊組成一(yi)組的(de)套(tao)墊輪(lun)流使(shi)用(yong)。這(zhe)樣(yang),在(zai)使(shi)用(yong)過程中(zhong)可以通過空氣或水浴進(jin)行冷卻(que),使(shi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓墊的(de)工作溫(wen)度(du)保持在(zai)150~200℃.提高了(le)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓墊的(de)使(shi)用(yong)壽命。
按照擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)的結(jie)構(gou)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang),可分(fen)為(wei)平墊(dian)(dian)、錐(zhui)形(xing)(xing)墊(dian)(dian)、凹形(xing)(xing)墊(dian)(dian)和(he)帶溝(gou)槽的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)等五種(zhong)結(jie)構(gou)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang),如(ru)圖(tu)7-45和(he)圖(tu)7-46所(suo)示。圖(tu)7-46所(suo)示為(wei)一般臥式(shi)管型材擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機采用(yong)的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)結(jie)構(gou)形(xing)(xing)式(shi)。為(wei)了(le)減小擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)與(yu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒內襯之間的接觸表面,采用(yong)帶溝(gou)槽的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(圖(tu)7-46(b)、圖(tu)7-46(c)、圖(tu)7-46(d));為(wei)了(le)減小擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)余(yu)料的厚(hou)度,將擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)前端(duan)面做成具有(you)(you)與(yu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)相適應(ying)的形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(圖(tu)7-46(c)、圖(tu)7-46(d))的錐(zhui)形(xing)(xing)墊(dian)(dian);在(zai)要(yao)求實現沒有(you)(you)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)縮尾的條件下,采用(yong)帶有(you)(you)凸形(xing)(xing)端(duan)面的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(圖(tu)7-46(b)、圖(tu)7-46(e));為(wei)了(le)防止在(zai)切壓(ya)(ya)余(yu)前,擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)和(he)壓(ya)(ya)余(yu)過早分(fen)離,采用(yong)圓(yuan)周刻槽的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(圖(tu)7-45(b)).
帶(dai)有溝槽(cao)(cao)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊除了避免(mian)高溫坯料對(dui)于擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)的(de)(de)(de)熱作(zuo)用,以及與擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒、擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)芯(xin)棒的(de)(de)(de)緊(jin)密(mi)配合(he),降低了擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)對(dui)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)壁的(de)(de)(de)摩擦力,減(jian)小了擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)的(de)(de)(de)磨損,并防止(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)黏在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)上之外,更主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)是在自動(dong)化控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機上,防止(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊過(guo)早(zao)地自動(dong)分(fen)離(li),而(er)使擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)結束后(hou)壓(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)緊(jin)貼在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)座上,導致當擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒回程(cheng)50m時,無法帶(dai)離(li)壓(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)并為壓(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)的(de)(de)(de)鋸切留出下鋸的(de)(de)(de)空間,而(er)影響到擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機自動(dong)化操作(zuo)的(de)(de)(de)連續進行。采用帶(dai)溝槽(cao)(cao)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊,能(neng)有效(xiao)地防止(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)過(guo)早(zao)分(fen)離(li)。
在(zai)設計帶溝(gou)槽(cao)的(de)(de)(de)擠壓墊時(shi),溝(gou)槽(cao)的(de)(de)(de)深(shen)度和(he)個數(shu)應適當。溝(gou)槽(cao)的(de)(de)(de)個數(shu)太(tai)多和(he)深(shen)度太(tai)深(shen),都會導(dao)致壓余和(he)擠壓墊的(de)(de)(de)分(fen)離困難;而溝(gou)槽(cao)的(de)(de)(de)數(shu)量太(tai)少,或深(shen)度太(tai)淺,則無(wu)法達到應有的(de)(de)(de)效(xiao)果。
2. 擠壓墊的設(she)計(ji)
擠壓墊的(de)主要工(gong)藝尺(chi)寸是其工(gong)作直(zhi)徑和(he)高度。擠壓墊的(de)工(gong)作直(zhi)徑d,取擠壓筒內襯的(de)直(zhi)徑Dk減去工(gong)藝間隙a之差值,即: d=Dk-a
a 的大小取決于Dk和擠壓金屬的σt,可以在0.10~2.00mm之間變化。
擠壓墊的(de)高度h為: h≤d
在設計(ji)計(ji)算(suan)(suan)時(shi),方(fang)法同(tong)擠壓(ya)桿壓(ya)縮(suo)端面的計(ji)算(suan)(suan)。允許的單(dan)位壓(ya)應力是相應熱強度(du)鋼的屈服極限或其強度(du)極限的0.90~0.95倍(bei),對(dui)于(yu)有大孔的大型(xing)擠壓(ya)墊,計(ji)算(suan)(suan)時(shi)同(tong)時(shi)要考(kao)慮薄(bo)片的公式進行彎(wan)曲(qu)強度(du)校核。
根據(ju)經驗,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的(de)尺寸(cun)可(ke)根據(ju)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)和(he)(he)(he)芯棒(bang)(bang)來決定。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)和(he)(he)(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)之間的(de)間隙(xi)取(qu)(qu)0.5~1.5mm;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)和(he)(he)(he)芯棒(bang)(bang)之間的(de)間隙(xi)取(qu)(qu)0.5~2.0mm,盡可(ke)能取(qu)(qu)小值,這是保(bao)證鋼管壁(bi)厚均勻(yun)的(de)措施之一(yi),但間隙(xi)太(tai)小或配合不當,會引起“卡(ka)墊(dian)(dian)”現象;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的(de)厚度一(yi)般取(qu)(qu)50~120mm,約為(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)直(zhi)徑(jing)(jing)的(de)三分之一(yi);擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)兩端平(ping)(ping)面必(bi)須平(ping)(ping)行;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)應(ying)耐磨,硬度HRC為(wei)48~52.擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)直(zhi)徑(jing)(jing)與(yu)坯料直(zhi)徑(jing)(jing),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)直(zhi)徑(jing)(jing)之間的(de)關系見表7-9.
3. 擠壓(ya)墊的使(shi)用壽(shou)命
在(zai)現(xian)代臥式管型材擠(ji)壓機上(shang),采用(yong)熱模鋼(gang)(如3Cr2W8V或4CrW2Si)制作的擠(ji)壓墊的使用(yong)壽命(ming):
當擠壓碳素鋼(gang)管時(shi)約為(wei)500~600次(ci)/只(zhi),擠壓不銹(xiu)鋼(gang)管時(shi)為(wei)150~200次(ci)/只(zhi)。
a. 擠壓墊(dian)制造時的(de)機加工公差
擠壓墊制(zhi)造時的機加工公(gong)差:外徑(jing)公(gong)差為±0.3mm;當d=40~100mm時內(nei)徑(jing)公(gong)差為+0.2mm,當d>101mm時內(nei)徑(jing)公(gong)差為+0.3mm;厚度公(gong)差為±0.1mm.
b. 擠壓墊的損(sun)壞形式
擠壓(ya)墊(dian)的(de)使用壽命與擠壓(ya)墊(dian)的(de)材料、擠壓(ya)坯料的(de)性能和擠壓(ya)工藝參(can)數有關,一般為50~300次/只(zhi)。
擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過程中,擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)一直處(chu)在高(gao)溫高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)條(tiao)件下工作。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)前錐(zhui)形端面長時(shi)間地(di)與高(gao)溫坯料(liao)接觸,導(dao)致其機械(xie)強度喪失。同時(shi)受到坯料(liao)端面變(bian)形金(jin)屬向(xiang)中心流(liu)動時(shi)的(de)(de)強烈沖刷,引(yin)起(qi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)棱(leng)緣的(de)(de)變(bian)形和黏(nian)結。當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)將近結束時(shi),擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)變(bian)形區(qu)移(yi)動至陷(xian)入(ru)變(bian)形錐(zhui)的(de)(de)“死(si)區(qu)”內,進一步(bu)加劇了邊(bian)緣的(de)(de)損(sun)壞。同時(shi),擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)邊(bian)緣金(jin)屬逐漸(jian)向(xiang)變(bian)形區(qu)的(de)(de)塑性金(jin)屬的(de)(de)旁(pang)邊(bian)彎(wan)曲。當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)熱處(chu)理后的(de)(de)硬度過高(gao)或遭(zao)受不均(jun)勻(yun)的(de)(de)急冷(leng)時(shi),會引(yin)起(qi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)開裂。
圖(tu)7-47所(suo)示為臥式(shi)鋼管型材擠(ji)(ji)壓(ya)機的擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)。圖(tu)7-48所(suo)示為擠(ji)(ji)壓(ya)時擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)形狀的改變狀況。擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)工作溫度最高(gao)的錐(zhui)形頂部是裂紋(wen)的起源,經多次使用后,裂紋(wen)發展形成(cheng)深溝。而擠(ji)(ji)壓(ya)金(jin)屬(shu)的摩擦(ca)磨損(sun),則以徑向(xiang)劃道和粗(cu)糙性形式(shi)留下痕跡。此(ci)外,在軸向(xiang)擠(ji)(ji)壓(ya)力的作用下,擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)被壓(ya)縮,尺寸減小(xiao)。
圖7-49所示為擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊錐形表面的(de)磨損(sun)和開(kai)裂(lie)情況。從圖7-49可以看出,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊工作(zuo)最高的(de)錐形頂部是裂(lie)紋(wen)的(de)起源(yuan),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊經多(duo)次使用(yong)后(hou)裂(lie)紋(wen)發展形成深溝,而(er)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)金屬(shu)的(de)摩擦和磨損(sun)則以劃道(dao)和粗紋(wen)形式(shi)留下痕跡。此外(wai),在(zai)軸向擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)下,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊被壓(ya)(ya)縮和尺寸變(bian)小。
擠壓(ya)墊的邊緣倒成圓角,有(you)利(li)(li)于(yu)提高(gao)擠壓(ya)墊的使(shi)用壽命。5~6個(或更多個)擠壓(ya)墊輪(lun)流使(shi)用,使(shi)其在每(mei)次工(gong)作后能得到充分的冷卻,也有(you)利(li)(li)于(yu)擠壓(ya)墊壽命的提高(gao)。
對于非開裂性損壞的擠壓(ya)墊可以(yi)采用焊條(tiao)焊接的方(fang)法進(jin)行(xing)修補。