不銹鋼管擠(ji)壓模(mo)是擠(ji)壓工模(mo)具(ju)中最(zui)易損壞(huai)的(de)模(mo)具(ju)。只有在具(ju)有擠(ji)壓模(mo)的(de)使用過(guo)程中所承受的(de)負荷和溫(wen)度變化方面(mian)的(de)數據的(de)條件下，才能(neng)有充分的(de)根據來(lai)選擇制造(zao)擠(ji)壓模(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鋼管廠(chang)，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(le)確(que)定擠壓模(mo)(mo)截面上(shang)各點(dian)(dian)（圖7-41)的(de)(de)溫度，采用帶(dai)有熱電偶(ou)槽的(de)(de)分(fen)塊(kuai)結構的(de)(de)模(mo)(mo)子，帶(dai)有直徑(jing)為0.3~0.5mm導線的(de)(de)Cr-Al熱電偶(ou)安放(fang)在(zai)模(mo)(mo)子壓縮錐的(de)(de)起(qi)點(dian)(dian)和(he)中點(dian)(dian)（點(dian)(dian)1、點(dian)(dian)2),圓錐到定徑(jing)帶(dai)的(de)(de)過渡(du)處（點(dian)(dian)3)和(he)模(mo)(mo)壁(bi)內（點(dian)(dian)4).在(zai)點(dian)(dian)1~3的(de)(de)熱電偶(ou)的(de)(de)端(duan)點(dian)(dian)安置在(zai)距離模(mo)(mo)子表面深度1.5mm處。焊接(jie)好(hao)已接(jie)上(shang)導線的(de)(de)熱電偶(ou)，用由(you)氧化鋁和(he)水玻璃的(de)(de)混合物制成的(de)(de)絕(jue)緣物質填滿熱電偶(ou)槽。然(ran)后(hou)把兩塊(kuai)半模(mo)(mo)焊接(jie)起(qi)來。
為了校準熱(re)電偶，把裝配好的模(mo)子放(fang)在(zai)有(you)固定溫度(du)的恒溫器中。熱(re)電偶測(ce)出數值的記錄(lu)由H-700示波器完成，在(zai)記錄(lu)溫度(du)的同時還記錄(lu)了擠壓力。
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。
個別測量擠壓模溫(wen)度的試驗是(shi)在擠壓鉬合金(jin)ZrMo-2A時進行的。鉬合金(jin)擠壓時，采用(yong)石墨墊(dian)進行無(wu)壓余擠壓。
研(yan)究了擠(ji)壓(ya)(ya)模受(shou)熱程度與所(suo)用玻璃潤滑劑的(de)黏度、延伸系數、擠(ji)壓(ya)(ya)速度和其(qi)他參數之間的(de)關系。擠(ji)壓(ya)(ya)時擠(ji)壓(ya)(ya)模的(de)受(shou)熱情況示于圖7-41.
在(zai)(zai)(zai)(zai)采(cai)用玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)壓(ya)不銹鋼坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)條件下，擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)一般情況示(shi)于圖(tu)7-41,由圖(tu)可知(zhi)：（1)擠(ji)壓(ya)之前(qian)擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)上(shang)(shang)存在(zai)(zai)(zai)(zai)著體積上(shang)(shang)不均(jun)勻的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)場(chang)，這是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)冷(leng)模(mo)(mo)(mo)子(zi)與被加(jia)熱(re)(re)(re)到(dao)(dao)(dao)350℃的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)筒接觸之后建立的(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)子(zi)的(de)(de)(de)最(zui)(zui)(zui)大受(shou)熱(re)(re)(re)（約(yue)280℃)發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)同擠(ji)壓(ya)筒直接接觸的(de)(de)(de)部(bu)位(wei)（點1),而最(zui)(zui)(zui)小受(shou)熱(re)(re)(re)發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)內部(bu)（點4).(2)在(zai)(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)過(guo)程中，來自變形坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)流作(zuo)用到(dao)(dao)(dao)模(mo)(mo)(mo)子(zi)上(shang)(shang)，此熱(re)(re)(re)流經過(guo)潤滑(hua)(hua)墊發(fa)(fa)生(sheng)作(zuo)用，而潤滑(hua)(hua)墊的(de)(de)(de)厚度從點1到(dao)(dao)(dao)點3逐漸減小。因此，模(mo)(mo)(mo)子(zi)工作(zuo)圓錐表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)(re)是(shi)不均(jun)勻的(de)(de)(de)。最(zui)(zui)(zui)大的(de)(de)(de)溫度增加(jia)ΔT發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)圓錐部(bu)位(wei)到(dao)(dao)(dao)定徑帶的(de)(de)(de)過(guo)渡處(chu)（點3),此處(chu)潤滑(hua)(hua)劑(ji)層最(zui)(zui)(zui)薄。在(zai)(zai)(zai)(zai)表(biao)面(mian)層，該區域(yu)(yu)的(de)(de)(de)溫度增加(jia)到(dao)(dao)(dao)300℃,而在(zai)(zai)(zai)(zai)深度1.5mm處(chu)T3為200℃.在(zai)(zai)(zai)(zai)點1和(he)點2處(chu)，ΔT的(de)(de)(de)數值不超過(guo)20~30℃.因此，模(mo)(mo)(mo)子(zi)上(shang)(shang)最(zui)(zui)(zui)大受(shou)熱(re)(re)(re)處(chu)是(shi)區域(yu)(yu)3,該處(chu)表(biao)面(mian)層的(de)(de)(de)溫度達500℃,在(zai)(zai)(zai)(zai)深度1.5mm的(de)(de)(de)層面(mian)平(ping)均(jun)溫度為400℃.
試驗時，采用以下材料制作(zuo)擠壓(ya)模(mo)具：GW工具鋼、鎳基(ji)(ji)和難熔金屬為(wei)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)耐熱(re)合金。這些材料的(de)(de)(de)強度極限σ,和溫(wen)度的(de)(de)(de)關系示(shi)于圖7-42.從圖中可以看出，熱(re)穩定(ding)性最好的(de)(de)(de)工具鋼3Cr2W8V可以應用在不超過(guo)600℃的(de)(de)(de)受熱(re)溫(wen)度下，超過(guo)該溫(wen)度將引起此(ci)鋼強度極限的(de)(de)(de)急劇下降(jiang)。
鎳基(ji)耐熱合(he)金在(zai)800℃下(xia)可(ke)以(yi)(yi)保持足夠高的(de)強度(du)。在(zai)加熱到900℃時，這類(lei)合(he)金還可(ke)以(yi)(yi)在(zai)不超過(guo)600MPa的(de)載荷(he)下(xia)工作(zuo)。
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(wei)了確定(ding)圖7-41試(shi)驗材料(liao)(liao)的(de)耐磨性，將其制作成模環(huan)進(jin)行試(shi)驗。模環(huan)由(you)鉬合(he)金(jin)ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫合(he)金(jin)CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工具(ju)鋼3Cr2W8V制成。另外還試(shi)驗了硬質合(he)金(jin)WCo25B模環(huan)。套環(huan)由(you)3Cr2W8V 鋼制成并經熱處理，HRC=42~44.各種材料(liao)(liao)的(de)模環(huan)的(de)硬度列于表7-7中。
模(mo)(mo)環(huan)以(yi)0.08~0.10mm的(de)(de)過(guo)(guo)盈量被壓入套環(huan)中(zhong)。以(yi)模(mo)(mo)孔(kong)直徑(jing)(jing)的(de)(de)變(bian)化作(zuo)為評定模(mo)(mo)子(zi)(zi)磨損的(de)(de)標準。采用最(zui)佳成分的(de)(de)潤滑劑在(zai)擠(ji)(ji)壓不(bu)銹鋼坯料的(de)(de)條件(jian)(jian)下進行試驗(yan)。為了研究模(mo)(mo)環(huan)在(zai)更加嚴酷的(de)(de)工作(zuo)條件(jian)(jian)下工作(zuo)的(de)(de)情況，進行了無(wu)潤滑劑擠(ji)(ji)壓試驗(yan)。此時在(zai)模(mo)(mo)子(zi)(zi)點3部(bu)位的(de)(de)受熱溫度達到800~900℃.組合(he)模(mo)(mo)的(de)(de)試驗(yan)表(biao)明(ming)，在(zai)第(di)一批材料擠(ji)(ji)壓后(hou)(hou)，鉬合(he)金模(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)過(guo)(guo)盈量減少，并發(fa)現模(mo)(mo)孔(kong)直徑(jing)(jing)略有減小；但在(zai)以(yi)后(hou)(hou)的(de)(de)數次(ci)擠(ji)(ji)壓后(hou)(hou)，模(mo)(mo)孔(kong)沒有發(fa)生變(bian)化，模(mo)(mo)環(huan)出現破裂，而模(mo)(mo)環(huan)裂紋的(de)(de)存在(zai)卻沒有影響其工作(zuo)能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生了帶(dai)有相(xiang)應(ying)的模孔直(zhi)徑不大(da)地(di)減(jian)小。但此過程沒(mei)有伴隨(sui)模環裂紋(wen)的形成。
硬質合(he)金模(mo)環(huan)（WCo25B)工作過程中并不會減小直徑，相應(ying)地，尺寸也不會改(gai)變，但經(jing)第一次(ci)擠壓后，模(mo)環(huan)表面會產生(sheng)網狀裂紋。
鉬合金(jin)模環(huan)由于減(jian)(jian)徑(jing)引起的直(zhi)徑(jing)最大減(jian)(jian)小值為0.25mm,而(er)鎳(nie)合金(jin)為0.1mm.在(zai)隨后(hou)的3~5次擠(ji)壓時（用(yong)潤滑劑），鎳(nie)合金(jin)模環(huan)孔徑(jing)停止減(jian)(jian)小，而(er)鉬合金(jin)模環(huan)仍有減(jian)(jian)徑(jing)，直(zhi)至10次擠(ji)壓后(hou)才停止。
為(wei)了更(geng)加(jia)廣(guang)泛地試(shi)驗鎳基高溫合金(jin)(jin)模(mo)環的(de)耐磨性，在巴爾金(jin)(jin)中央黑色冶金(jin)(jin)科(ke)學研究院(yuan)進(jin)行的(de)雙金(jin)(jin)屬型(xing)材的(de)半工業性生產中，采用帶有(you)CrNi56WMoCoAl合金(jin)(jin)模(mo)環，經受100次以(yi)(yi)上的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)而(er)無明(ming)顯的(de)磨損。KSi6CoP合金(jin)(jin)模(mo)環用于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)高溫合金(jin)(jin)Эи929試(shi)驗表明(ming)，模(mo)環在擠(ji)(ji)壓(ya)70次以(yi)(yi)后，實際上模(mo)孔尺寸沒有(you)改(gai)變。
在擠(ji)壓難熔合金坯料時，采用鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和(he)陶瓷CrSi22模環。為(wei)了防止模環減徑，模環要在低于再結晶溫度(du)下(xia)進行預變形。
帶有以上材料(liao)模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)(de)組合(he)(he)模(mo)(mo)(mo)在擠壓鉬(mu)和鎢坯(pi)料(liao)時(shi)，加熱(re)溫(wen)度(du)為1300℃.ZrMo-2A合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)在第一次擠壓后(hou)，直徑(jing)增加了0.8~1.0mm,當擠壓溫(wen)度(du)提高到(dao)1500~1600℃時(shi)，模(mo)(mo)(mo)環(huan)孔徑(jing)增加達2.0mm,即發生(sheng)了強烈的(de)(de)(de)熱(re)磨損。帶ZrMo-5合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)(de)組合(he)(he)模(mo)(mo)(mo)顯示(shi)出(chu)比較高的(de)(de)(de)耐(nai)磨性(xing)，被(bei)用(yong)于擠壓加熱(re)到(dao)1400℃的(de)(de)(de)鎢坯(pi)料(liao)，經5次擠壓后(hou)，模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)(de)磨損為0.1mm.
ZrMoW-70合金模(mo)環用(yong)于擠(ji)壓鉬合金坯料時，加熱溫度為(wei)1300℃,發生的模(mo)徑減徑量在擠(ji)壓3次后為(wei)1.1mm.
擠(ji)(ji)壓(ya)難(nan)熔(rong)合(he)金(jin)時(shi)，加熱溫度為1300~1700℃,采用(yong)裝有22CrSi陶瓷材(cai)料(liao)模環的(de)(de)組合(he)模，絕對不會(hui)產生模孔尺寸的(de)(de)改變(bian)。但此種(zhong)材(cai)料(liao)模環的(de)(de)機(ji)械強度不高，經常在擠(ji)(ji)壓(ya)周期結束(shu)時(shi)，由于橫(heng)梁和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)的(de)(de)碰撞震動而破壞，或當采用(yong)石墨墊進行無壓(ya)余擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)，在金(jin)屬從模孔擠(ji)(ji)出(chu)的(de)(de)瞬間，模環即發生破壞。表7-8為擠(ji)(ji)壓(ya)難(nan)熔(rong)金(jin)屬坯(pi)料(liao)時(shi)模環的(de)(de)使用(yong)壽命試驗結果。
