不(bu)銹鋼管擠(ji)壓模(mo)(mo)是擠(ji)壓工模(mo)(mo)具中最易(yi)損壞(huai)的(de)模(mo)(mo)具。只有在(zai)具有擠(ji)壓模(mo)(mo)的(de)使用(yong)過程(cheng)中所承受的(de)負荷(he)和溫度(du)變化方面的(de)數據的(de)條件下，才能有充分的(de)根據來選擇制造擠(ji)壓模(mo)(mo)的(de)材料。
早在20世紀60年代末，德國的礦業研究院和格勒迪茨鋼廠，俄國的巴爾金中央黑色冶金科學研究院，全蘇不銹鋼管科學研究所和尼科波爾南方不銹(xiu)鋼管廠，以及捷克斯洛伐克的黑色冶金科學研究院和切爾可夫冶金廠共同進行了這方面的試驗研究工作。
為了確定(ding)擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)截(jie)面上(shang)各點(dian)(dian)（圖7-41)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)，采用(yong)(yong)帶有熱(re)電偶(ou)(ou)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)(de)分塊結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)子，帶有直徑為0.3~0.5mm導(dao)線的(de)(de)(de)(de)(de)Cr-Al熱(re)電偶(ou)(ou)安放在模(mo)(mo)子壓(ya)縮錐的(de)(de)(de)(de)(de)起點(dian)(dian)和(he)中點(dian)(dian)（點(dian)(dian)1、點(dian)(dian)2),圓錐到(dao)定(ding)徑帶的(de)(de)(de)(de)(de)過渡(du)處（點(dian)(dian)3)和(he)模(mo)(mo)壁(bi)內(nei)（點(dian)(dian)4).在點(dian)(dian)1~3的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)電偶(ou)(ou)的(de)(de)(de)(de)(de)端點(dian)(dian)安置在距離模(mo)(mo)子表(biao)面深度(du)1.5mm處。焊接好已接上(shang)導(dao)線的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)電偶(ou)(ou)，用(yong)(yong)由氧化鋁(lv)和(he)水(shui)玻璃的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合物(wu)制成的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣物(wu)質填滿熱(re)電偶(ou)(ou)槽(cao)。然后把兩塊半模(mo)(mo)焊接起來(lai)。
為了(le)校準(zhun)熱電偶，把裝配好的模子放在有(you)固定溫度的恒溫器(qi)中。熱電偶測出數值的記(ji)錄由H-700示波(bo)器(qi)完成(cheng)，在記(ji)錄溫度的同時還記(ji)錄了(le)擠壓力。
在擠壓CT3和06Cr18Ni11Ti鋼坯料時，坯料在有保護氣氛的爐子中加熱到1180~1200℃,擠壓筒的直徑為80mm、120mm,擠壓比為4、7.1、16。
個別測(ce)量擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)溫(wen)度的(de)試驗是在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)鉬合(he)金ZrMo-2A時(shi)進行的(de)。鉬合(he)金擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)，采(cai)用石墨墊進行無壓(ya)余擠(ji)(ji)壓(ya)。
研(yan)究了擠(ji)(ji)壓(ya)模受(shou)熱程度與(yu)所用玻璃潤(run)滑劑的黏度、延伸系數、擠(ji)(ji)壓(ya)速度和其他參數之間的關(guan)系。擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)模的受(shou)熱情況示于圖7-41.
在(zai)(zai)(zai)采用(yong)玻(bo)璃(li)潤(run)(run)滑劑擠(ji)(ji)壓(ya)不(bu)銹(xiu)鋼坯料的(de)(de)(de)條件(jian)下，擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)的(de)(de)(de)一般情況示于圖7-41,由圖可(ke)知：（1)擠(ji)(ji)壓(ya)之前擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)上(shang)存在(zai)(zai)(zai)著體積上(shang)不(bu)均勻的(de)(de)(de)熱(re)(re)場，這是在(zai)(zai)(zai)冷(leng)模(mo)子(zi)(zi)與被加(jia)(jia)熱(re)(re)到(dao)(dao)(dao)350℃的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)筒接(jie)觸之后建立的(de)(de)(de)。這時，模(mo)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)最(zui)(zui)大(da)受(shou)熱(re)(re)（約280℃)發生在(zai)(zai)(zai)模(mo)子(zi)(zi)同擠(ji)(ji)壓(ya)筒直(zhi)接(jie)接(jie)觸的(de)(de)(de)部位（點(dian)(dian)1),而(er)最(zui)(zui)小(xiao)受(shou)熱(re)(re)發生在(zai)(zai)(zai)模(mo)子(zi)(zi)內部（點(dian)(dian)4).(2)在(zai)(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)過(guo)程中，來(lai)自變形(xing)坯料的(de)(de)(de)流作(zuo)用(yong)到(dao)(dao)(dao)模(mo)子(zi)(zi)上(shang)，此(ci)(ci)熱(re)(re)流經過(guo)潤(run)(run)滑墊發生作(zuo)用(yong)，而(er)潤(run)(run)滑墊的(de)(de)(de)厚度(du)(du)從(cong)點(dian)(dian)1到(dao)(dao)(dao)點(dian)(dian)3逐(zhu)漸減(jian)小(xiao)。因此(ci)(ci)，模(mo)子(zi)(zi)工作(zuo)圓錐(zhui)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)是不(bu)均勻的(de)(de)(de)。最(zui)(zui)大(da)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)ΔT發生在(zai)(zai)(zai)圓錐(zhui)部位到(dao)(dao)(dao)定徑(jing)帶(dai)的(de)(de)(de)過(guo)渡(du)處(chu)（點(dian)(dian)3),此(ci)(ci)處(chu)潤(run)(run)滑劑層最(zui)(zui)薄。在(zai)(zai)(zai)表(biao)面(mian)層，該區域(yu)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)300℃,而(er)在(zai)(zai)(zai)深度(du)(du)1.5mm處(chu)T3為(wei)200℃.在(zai)(zai)(zai)點(dian)(dian)1和點(dian)(dian)2處(chu)，ΔT的(de)(de)(de)數值(zhi)不(bu)超(chao)過(guo)20~30℃.因此(ci)(ci)，模(mo)子(zi)(zi)上(shang)最(zui)(zui)大(da)受(shou)熱(re)(re)處(chu)是區域(yu)3,該處(chu)表(biao)面(mian)層的(de)(de)(de)溫度(du)(du)達500℃,在(zai)(zai)(zai)深度(du)(du)1.5mm的(de)(de)(de)層面(mian)平均溫度(du)(du)為(wei)400℃.
試驗時(shi)，采用以下材(cai)(cai)料(liao)制作擠壓模具：GW工具鋼(gang)(gang)、鎳基和難熔金(jin)屬為基的(de)耐熱合金(jin)。這些材(cai)(cai)料(liao)的(de)強(qiang)度(du)(du)極限σ,和溫(wen)度(du)(du)的(de)關系(xi)示于圖7-42.從(cong)圖中可以看出(chu)，熱穩定性(xing)最好的(de)工具鋼(gang)(gang)3Cr2W8V可以應用在不超過(guo)600℃的(de)受熱溫(wen)度(du)(du)下，超過(guo)該溫(wen)度(du)(du)將引起此鋼(gang)(gang)強(qiang)度(du)(du)極限的(de)急劇下降。
鎳基耐熱合(he)金在800℃下可以(yi)(yi)保(bao)持足夠高的(de)強(qiang)度(du)。在加熱到900℃時，這(zhe)類合(he)金還可以(yi)(yi)在不超過600MPa的(de)載荷下工(gong)作。
鉬基高溫合金表現出強度性能在很寬的溫度范圍內的穩定性，但其強度水平明顯地低于鎳基高溫合金。只有在1000℃以上的溫度時，鉬合金才具有比Ni-monic 合金更高的強度，但其應用受到擠壓時單位壓力不應當超過400MPa的限制。
為了確定圖7-41試驗材料的耐磨性，將其制(zhi)作成模(mo)環進行(xing)試驗。模(mo)環由鉬合金ZrMo-2A和(he)ZrMo-5、高溫(wen)合金CrNi5NbWMoCoAl和(he)ЖSi6CoP以及(ji)工具(ju)鋼(gang)3Cr2W8V制(zhi)成。另外還試驗了硬質合金WCo25B模(mo)環。套環由3Cr2W8V 鋼(gang)制(zhi)成并(bing)經熱處(chu)理，HRC=42~44.各種材料的模(mo)環的硬度(du)列于表7-7中。
模(mo)環以(yi)(yi)0.08~0.10mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)盈(ying)(ying)量被壓入套(tao)環中(zhong)。以(yi)(yi)模(mo)孔(kong)(kong)直(zhi)徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)作(zuo)為(wei)評定模(mo)子磨損的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準。采(cai)用最佳成分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑在(zai)擠壓不銹鋼坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)下進行試驗。為(wei)了研(yan)究(jiu)模(mo)環在(zai)更加嚴酷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)條件(jian)下工(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況，進行了無潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑擠壓試驗。此時(shi)在(zai)模(mo)子點3部位的(de)(de)(de)(de)(de)(de)受熱(re)溫度達(da)到(dao)800~900℃.組合(he)模(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗表明(ming)，在(zai)第一批(pi)材料擠壓后(hou)(hou)，鉬合(he)金模(mo)環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)盈(ying)(ying)量減少(shao)，并(bing)發(fa)現模(mo)孔(kong)(kong)直(zhi)徑略有減小；但在(zai)以(yi)(yi)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數次擠壓后(hou)(hou)，模(mo)孔(kong)(kong)沒(mei)有發(fa)生變化(hua)，模(mo)環出現破裂(lie)，而模(mo)環裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)卻沒(mei)有影響其工(gong)作(zuo)能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生(sheng)了帶有(you)相(xiang)應的模(mo)孔直徑不大地減小。但此過程沒有(you)伴(ban)隨(sui)模(mo)環裂紋的形成。
硬質合金模(mo)環(huan)（WCo25B)工作過(guo)程中并不會減(jian)小(xiao)直徑，相應地，尺寸(cun)也不會改變，但經第一(yi)次擠壓后，模(mo)環(huan)表面會產(chan)生網狀裂紋。
鉬合金模(mo)環(huan)由于減(jian)徑(jing)引起的直徑(jing)最(zui)大(da)減(jian)小值為0.25mm,而(er)鎳(nie)合金為0.1mm.在隨后的3~5次擠(ji)壓時(shi)（用潤滑劑），鎳(nie)合金模(mo)環(huan)孔徑(jing)停止(zhi)減(jian)小，而(er)鉬合金模(mo)環(huan)仍有減(jian)徑(jing)，直至10次擠(ji)壓后才停止(zhi)。
為了更加廣(guang)泛地(di)試驗鎳基高溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環(huan)的(de)耐磨(mo)性，在巴爾金(jin)(jin)中央黑(hei)色(se)冶(ye)金(jin)(jin)科學研究院進(jin)行的(de)雙金(jin)(jin)屬型材的(de)半工(gong)業(ye)性生產中，采用帶有CrNi56WMoCoAl合(he)(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環(huan)，經(jing)受100次(ci)以(yi)上(shang)的(de)擠(ji)壓(ya)而無明顯的(de)磨(mo)損。KSi6CoP合(he)(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環(huan)用于擠(ji)壓(ya)高溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)Эи929試驗表(biao)明，模(mo)(mo)環(huan)在擠(ji)壓(ya)70次(ci)以(yi)后，實際上(shang)模(mo)(mo)孔尺寸沒有改變。
在(zai)擠(ji)壓難熔合金(jin)坯料時(shi)，采用(yong)鉬合金(jin)ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環(huan)。為了防止模環(huan)減徑(jing)，模環(huan)要在(zai)低于再結晶溫度下進行(xing)預變形(xing)。
帶有以上材料模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)組合(he)模(mo)(mo)(mo)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鉬和(he)鎢(wu)(wu)坯(pi)料時，加(jia)熱溫(wen)(wen)度為(wei)1300℃.ZrMo-2A合(he)金模(mo)(mo)(mo)環(huan)在第一次擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)后，直徑增(zeng)加(jia)了(le)0.8~1.0mm,當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)溫(wen)(wen)度提高到1500~1600℃時，模(mo)(mo)(mo)環(huan)孔(kong)徑增(zeng)加(jia)達2.0mm,即發生了(le)強烈(lie)的(de)熱磨(mo)損。帶ZrMo-5合(he)金模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)組合(he)模(mo)(mo)(mo)顯示出比(bi)較高的(de)耐磨(mo)性，被用于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)加(jia)熱到1400℃的(de)鎢(wu)(wu)坯(pi)料，經5次擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)后，模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)磨(mo)損為(wei)0.1mm.
ZrMoW-70合(he)(he)金模(mo)環用于(yu)擠(ji)壓(ya)鉬合(he)(he)金坯料時，加熱溫度為1300℃,發生的(de)模(mo)徑減徑量在擠(ji)壓(ya)3次后(hou)為1.1mm.
擠壓(ya)難熔合(he)金(jin)時(shi)(shi)，加熱溫度為1300~1700℃,采用裝有22CrSi陶瓷材(cai)料模環的組合(he)模，絕對(dui)不會(hui)產(chan)生(sheng)模孔尺(chi)寸的改變。但(dan)此種材(cai)料模環的機械(xie)強度不高(gao)，經常在(zai)(zai)擠壓(ya)周(zhou)期結束時(shi)(shi)，由于橫梁(liang)和擠壓(ya)筒的碰(peng)撞震動而破(po)壞(huai)，或當采用石墨墊進(jin)行無壓(ya)余擠壓(ya)時(shi)(shi)，在(zai)(zai)金(jin)屬從(cong)模孔擠出的瞬間，模環即(ji)發生(sheng)破(po)壞(huai)。表7-8為擠壓(ya)難熔金(jin)屬坯料時(shi)(shi)模環的使用壽命試驗結果。
