不銹鋼管(guan)擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)是擠(ji)壓(ya)(ya)工(gong)模(mo)具中最易(yi)損(sun)壞的模(mo)具。只有(you)在(zai)具有(you)擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的使用過(guo)程中所承受的負(fu)荷和溫度變化方(fang)面的數(shu)據的條件(jian)下，才能有(you)充分的根據來選(xuan)擇制造(zao)擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的材料(liao)。
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(gang)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。
為了確定擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)截面(mian)(mian)上各點（圖7-41)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)，采(cai)用帶有熱(re)電(dian)(dian)偶(ou)槽(cao)(cao)的(de)(de)(de)分塊(kuai)結構(gou)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)子(zi)，帶有直徑(jing)為0.3~0.5mm導線的(de)(de)(de)Cr-Al熱(re)電(dian)(dian)偶(ou)安放(fang)在(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)壓(ya)縮錐的(de)(de)(de)起(qi)點和中(zhong)點（點1、點2),圓錐到定徑(jing)帶的(de)(de)(de)過(guo)渡處（點3)和模(mo)(mo)(mo)壁(bi)內（點4).在(zai)點1~3的(de)(de)(de)熱(re)電(dian)(dian)偶(ou)的(de)(de)(de)端點安置(zhi)在(zai)距離(li)模(mo)(mo)(mo)子(zi)表面(mian)(mian)深度(du)1.5mm處。焊接(jie)(jie)好(hao)已接(jie)(jie)上導線的(de)(de)(de)熱(re)電(dian)(dian)偶(ou)，用由氧化鋁和水玻璃的(de)(de)(de)混合物制成的(de)(de)(de)絕(jue)緣物質填滿(man)熱(re)電(dian)(dian)偶(ou)槽(cao)(cao)。然后把兩塊(kuai)半模(mo)(mo)(mo)焊接(jie)(jie)起(qi)來。
為了(le)校準熱電(dian)偶，把(ba)裝配好的(de)(de)模子放在有固定溫(wen)度的(de)(de)恒溫(wen)器(qi)中(zhong)。熱電(dian)偶測出數值的(de)(de)記錄(lu)由H-700示(shi)波器(qi)完成，在記錄(lu)溫(wen)度的(de)(de)同時(shi)還記錄(lu)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)壓(ya)模(mo)溫(wen)度的試驗(yan)是在擠(ji)壓(ya)鉬合金(jin)ZrMo-2A時進行的。鉬合金(jin)擠(ji)壓(ya)時，采(cai)用(yong)石墨(mo)墊進行無壓(ya)余擠(ji)壓(ya)。
研究了擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)受熱(re)程(cheng)度(du)與(yu)所用玻(bo)璃潤(run)滑劑的(de)(de)黏度(du)、延伸系數(shu)、擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度(du)和(he)其(qi)他(ta)參數(shu)之間的(de)(de)關(guan)系。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)受熱(re)情況示(shi)于(yu)圖7-41.
在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)采用玻璃潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)不(bu)(bu)銹鋼坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下(xia)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)(shou)熱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一般情況示于圖7-41,由圖可知：（1)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)之前擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)上(shang)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)著(zhu)體積上(shang)不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱場，這(zhe)是在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)冷(leng)模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)與(yu)被(bei)加(jia)熱到(dao)(dao)(dao)350℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)接觸之后建立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)時，模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)(zui)大(da)(da)受(shou)(shou)(shou)熱（約280℃)發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)同擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)直接接觸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部位（點1),而最(zui)(zui)(zui)小受(shou)(shou)(shou)熱發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)內部（點4).(2)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)程中，來自變形坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流作用到(dao)(dao)(dao)模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)上(shang)，此熱流經過(guo)潤(run)(run)滑(hua)(hua)墊發生(sheng)作用，而潤(run)(run)滑(hua)(hua)墊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)厚度從點1到(dao)(dao)(dao)點3逐漸減小。因此，模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)工(gong)作圓錐表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)(shou)熱是不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。最(zui)(zui)(zui)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度增加(jia)ΔT發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)圓錐部位到(dao)(dao)(dao)定徑帶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)渡處(chu)(chu)（點3),此處(chu)(chu)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑層最(zui)(zui)(zui)薄。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)表面(mian)(mian)層，該(gai)區域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度增加(jia)到(dao)(dao)(dao)300℃,而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)深(shen)度1.5mm處(chu)(chu)T3為(wei)200℃.在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)點1和點2處(chu)(chu)，ΔT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數值不(bu)(bu)超過(guo)20~30℃.因此，模(mo)子(zi)(zi)(zi)(zi)上(shang)最(zui)(zui)(zui)大(da)(da)受(shou)(shou)(shou)熱處(chu)(chu)是區域3,該(gai)處(chu)(chu)表面(mian)(mian)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度達500℃,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)深(shen)度1.5mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)層面(mian)(mian)平均溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)400℃.
試驗(yan)時(shi)，采用以下材料制(zhi)作擠壓模具：GW工具鋼(gang)、鎳基和難(nan)熔(rong)金屬為基的(de)耐熱(re)合金。這(zhe)些(xie)材料的(de)強度(du)(du)極限σ,和溫度(du)(du)的(de)關系示于圖(tu)7-42.從圖(tu)中可以看出，熱(re)穩定性最好(hao)的(de)工具鋼(gang)3Cr2W8V可以應用在不超過600℃的(de)受熱(re)溫度(du)(du)下，超過該(gai)溫度(du)(du)將引起此(ci)鋼(gang)強度(du)(du)極限的(de)急劇下降。
鎳基耐熱合(he)金(jin)在(zai)(zai)800℃下可以保持足夠高的強度。在(zai)(zai)加熱到(dao)900℃時，這類(lei)合(he)金(jin)還可以在(zai)(zai)不超(chao)過600MPa的載(zai)荷(he)下工作。
鉬基高溫(wen)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(yan)材料的(de)耐磨性，將(jiang)其制(zhi)作成(cheng)(cheng)模(mo)環(huan)進行試驗(yan)。模(mo)環(huan)由(you)鉬合(he)金(jin)(jin)ZrMo-2A和ZrMo-5、高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工(gong)具鋼3Cr2W8V制(zhi)成(cheng)(cheng)。另外還試驗(yan)了硬(ying)(ying)質合(he)金(jin)(jin)WCo25B模(mo)環(huan)。套環(huan)由(you)3Cr2W8V 鋼制(zhi)成(cheng)(cheng)并(bing)經熱處(chu)理，HRC=42~44.各種材料的(de)模(mo)環(huan)的(de)硬(ying)(ying)度列于表7-7中。
模(mo)(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)以0.08~0.10mm的(de)(de)過盈量(liang)被壓(ya)(ya)入套環(huan)(huan)中。以模(mo)(mo)(mo)(mo)孔直(zhi)徑(jing)的(de)(de)變化作為評定模(mo)(mo)(mo)(mo)子磨損的(de)(de)標(biao)準。采用(yong)最佳成分的(de)(de)潤滑劑在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)不(bu)銹鋼(gang)坯料(liao)的(de)(de)條(tiao)件下進行(xing)試驗。為了研(yan)究模(mo)(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)在(zai)(zai)更加嚴酷(ku)的(de)(de)工(gong)作條(tiao)件下工(gong)作的(de)(de)情況，進行(xing)了無(wu)潤滑劑擠(ji)壓(ya)(ya)試驗。此(ci)時在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)子點3部位的(de)(de)受熱溫(wen)度(du)達到800~900℃.組合模(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)試驗表明(ming)，在(zai)(zai)第一批(pi)材(cai)料(liao)擠(ji)壓(ya)(ya)后(hou)，鉬合金(jin)模(mo)(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)的(de)(de)過盈量(liang)減少(shao)，并發現模(mo)(mo)(mo)(mo)孔直(zhi)徑(jing)略有(you)(you)(you)減小(xiao)；但在(zai)(zai)以后(hou)的(de)(de)數次擠(ji)壓(ya)(ya)后(hou)，模(mo)(mo)(mo)(mo)孔沒有(you)(you)(you)發生變化，模(mo)(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)出(chu)現破裂，而模(mo)(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)裂紋的(de)(de)存在(zai)(zai)卻沒有(you)(you)(you)影響其工(gong)作能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生(sheng)了帶(dai)有(you)相應(ying)的(de)模孔直徑不大地減小。但此(ci)過程沒有(you)伴(ban)隨模環(huan)裂紋的(de)形成。
硬質(zhi)合金(jin)模(mo)環（WCo25B)工作過程中并不(bu)會(hui)減小直徑，相應地，尺寸也不(bu)會(hui)改變，但經第一(yi)次(ci)擠(ji)壓后，模(mo)環表面會(hui)產生網狀裂(lie)紋(wen)。
鉬合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)(huan)由于減徑(jing)引起(qi)的(de)直(zhi)徑(jing)最(zui)大減小值為0.25mm,而鎳(nie)合金(jin)為0.1mm.在隨(sui)后的(de)3~5次擠(ji)壓(ya)時(shi)（用(yong)潤滑劑），鎳(nie)合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)(huan)孔(kong)徑(jing)停止(zhi)減小，而鉬合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)(huan)仍(reng)有減徑(jing)，直(zhi)至10次擠(ji)壓(ya)后才停止(zhi)。
為了更加廣泛地試驗鎳基高溫合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)的(de)耐磨性(xing)，在巴(ba)爾(er)金(jin)中(zhong)(zhong)央黑色(se)冶(ye)金(jin)科(ke)學(xue)研究院進行的(de)雙金(jin)屬型材(cai)的(de)半(ban)工業性(xing)生產(chan)中(zhong)(zhong)，采用帶(dai)有CrNi56WMoCoAl合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)，經(jing)受(shou)100次以上的(de)擠壓(ya)而無明顯的(de)磨損(sun)。KSi6CoP合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)用于擠壓(ya)高溫合金(jin)Эи929試驗表明，模(mo)(mo)環(huan)在擠壓(ya)70次以后，實際上模(mo)(mo)孔尺寸沒有改變。
在擠(ji)壓(ya)難熔合(he)金坯料時，采用鉬合(he)金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環。為了防止模環減徑，模環要在低于再(zai)結晶溫(wen)度下進行預變形。
帶有以上材料模(mo)環的(de)(de)組(zu)合(he)模(mo)在擠(ji)壓鉬和(he)鎢(wu)坯(pi)料時，加熱溫度為(wei)1300℃.ZrMo-2A合(he)金(jin)模(mo)環在第(di)一(yi)次擠(ji)壓后，直徑增加了0.8~1.0mm,當擠(ji)壓溫度提高到1500~1600℃時，模(mo)環孔徑增加達(da)2.0mm,即(ji)發(fa)生了強烈的(de)(de)熱磨損。帶ZrMo-5合(he)金(jin)模(mo)環的(de)(de)組(zu)合(he)模(mo)顯示(shi)出(chu)比較高的(de)(de)耐磨性，被用(yong)于擠(ji)壓加熱到1400℃的(de)(de)鎢(wu)坯(pi)料，經5次擠(ji)壓后，模(mo)環的(de)(de)磨損為(wei)0.1mm.
ZrMoW-70合金模環(huan)用于(yu)擠壓(ya)鉬合金坯(pi)料時，加熱溫度(du)為1300℃,發生(sheng)的模徑減徑量在擠壓(ya)3次后(hou)為1.1mm.
擠(ji)(ji)壓難(nan)(nan)熔合金時(shi)，加熱溫度為1300~1700℃,采(cai)用裝有(you)22CrSi陶瓷材料(liao)模(mo)(mo)環(huan)的(de)組(zu)合模(mo)(mo)，絕對(dui)不會產生模(mo)(mo)孔尺寸的(de)改變。但此種材料(liao)模(mo)(mo)環(huan)的(de)機械強度不高(gao)，經常在(zai)擠(ji)(ji)壓周期結(jie)束時(shi)，由于橫梁(liang)和擠(ji)(ji)壓筒的(de)碰撞震動而(er)破壞(huai)，或當采(cai)用石墨(mo)墊進(jin)行無壓余擠(ji)(ji)壓時(shi)，在(zai)金屬(shu)從(cong)模(mo)(mo)孔擠(ji)(ji)出的(de)瞬(shun)間，模(mo)(mo)環(huan)即發生破壞(huai)。表7-8為擠(ji)(ji)壓難(nan)(nan)熔金屬(shu)坯(pi)料(liao)時(shi)模(mo)(mo)環(huan)的(de)使用壽命試驗(yan)結(jie)果(guo)。
