加熱溫度和工具形狀對(duì)擠壓不銹鋼管質(zhì)量的影響有哪些

  擠壓溫度選自被擠壓金屬的最高塑性范圍。低塑性金屬和合金的擠壓溫度范圍非常狹窄。在選擇玻璃潤滑劑時(shí)，對(duì)于塑性以及低塑性鋼種的溫度區(qū)域處于嚴(yán)格的有限范圍內(nèi)。變形金屬溫度的任何變化都會(huì)導(dǎo)致潤滑劑熔化程度（黏度的變化，潤滑劑的使用狀態(tài)會(huì)使擠壓力數(shù)值和擠壓制品表面質(zhì)量受到影響：如當(dāng)玻璃潤滑劑在擠壓金屬的溫度為1180℃時(shí)，曾得到較高的擠壓不銹鋼管的表面質(zhì)量和較低的擠壓力；而當(dāng)擠壓溫度為1140℃和1220℃時(shí)，擠壓力增大，擠壓制品表面質(zhì)量惡化。因?yàn)?，?dāng)?shù)蜏貢r(shí)，潤滑劑不易熔化；而當(dāng)溫度太高時(shí)，潤滑劑的黏度和屏幕性能下降。因此，加熱溫度的變化必須要伴隨著潤滑劑成分和相應(yīng)改變，以調(diào)整玻璃潤滑劑的黏度適合于擠壓溫度的改變。

  圖中所示為擠壓速度b=350mm/s, 延伸系數(shù)μ=14.5時(shí)，玻璃潤滑劑黏度和擠壓不銹鋼管表面質(zhì)量的關(guān)系。由圖可以看出，不銹鋼管的最高內(nèi)表面質(zhì)量及外表面的最高質(zhì)量對(duì)應(yīng)于黏度為75~85Pa·s的玻璃潤滑劑。目前對(duì)于鋼擠壓消耗量最大的工模具是擠壓模的孔型設(shè)計(jì)存有以下兩種基本觀點(diǎn)：

 1. 擠壓模的孔型設(shè)計(jì)以保證最低的擠壓力為出發(fā)點(diǎn)；

 2. 擠壓模的孔型設(shè)計(jì)以保證成品橫斷面上金屬顆粒流速的最低不均勻性原則為出發(fā)點(diǎn)。以此來確定擠壓模的基本形式的基本參數(shù)－擠壓模內(nèi)孔的中心線和錐體母體之間的錐角α(入口錐角）。

 俄羅斯普羅佐羅夫的研究指出，擠壓模的入口錐角度和定徑帶的寬度對(duì)擠壓力的影響不大。因此，在設(shè)計(jì)擠壓模時(shí)，應(yīng)以獲得不形成“停滯區(qū)”缺陷的優(yōu)質(zhì)制品為出發(fā)點(diǎn)。為了預(yù)防“停滯區(qū)”的形成，有人認(rèn)為，擠壓模錐角應(yīng)為α=60°。但是使用硅酸鹽作為潤滑劑時(shí)，要求從調(diào)節(jié)進(jìn)入變形區(qū)潤滑劑的數(shù)量的可能性方面來考慮擠壓模的孔型設(shè)計(jì)。浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員內(nèi)則指出，擠壓不銹鋼管的外表面質(zhì)量取決于變形區(qū)內(nèi)潤滑劑的數(shù)量。潤滑劑不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致劃傷，而潤滑劑過剩時(shí)，會(huì)引起鋼管表面缺陷。他提出采用特殊結(jié)構(gòu)的擠壓模設(shè)計(jì)來調(diào)整變形區(qū)的潤滑劑層的厚度，并推薦采用“雙重?cái)D壓模”，即擠壓模的第一個(gè)直徑比第二個(gè)直徑大出1.5mm,使多余的潤滑劑留在擠壓模1之間的環(huán)形溝槽內(nèi)，以及能保持潤滑劑在錐形部分具有集中溝槽的擠壓模2內(nèi)。但是，尼科波爾南方鋼管廠古里亞耶夫認(rèn)為，浙江溫州不銹鋼管廠家推薦的雙重?cái)D壓模在生產(chǎn)條件下不可能有效。

 在美國專利No.2907457、No.2971644中，波·科克斯指出，擠壓模的入口錐度對(duì)擠壓制品的表面質(zhì)量有影響。因此，他研究了在使用不同的玻璃潤滑劑時(shí)，擠壓模入口錐度對(duì)擠壓不銹鋼管的質(zhì)量影響。通過具有入口錐角為67.5°、60°、45°和90°(平面模）的擠壓模及其相應(yīng)的玻璃墊進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果表明，使用平面模時(shí)，能保證得到外表面在全長上比較一致質(zhì)量的管材。而入口錐角為60°、67.5°、90°的擠壓模進(jìn)行擠壓時(shí)，擠壓力的區(qū)別不大（相差在5%~10%范圍內(nèi)）。

 當(dāng)采用α≤45°的擠壓模時(shí)，如果潤滑墊的形狀與擠壓模的入口形狀相似，則由于坯料端部在擠壓開始時(shí)頂壞和頂出潤滑墊，或者是坯料前尖端的快速冷卻，會(huì)使擠壓過程的進(jìn)行遇到困難。

 采用α=90°的擠壓模時(shí)潤滑劑能均勻流入，是因?yàn)楫?dāng)連續(xù)擠壓時(shí)，能成定并壓授和擠壓筒內(nèi)襯配合區(qū)域多余的潤滑劑在平面模上能夠?yàn)槠涮峁└嗉s能的排擠條件。

  當(dāng)采用平面模時(shí)，只有同時(shí)使用具有最佳黏度的玻璃潤滑劑，才能獲得具有高表面質(zhì)量的擠壓制品。對(duì)各種黏度的玻璃潤滑劑的試驗(yàn)研究表明，玻璃潤滑劑過度的熔化或者由于低黏度引起的潤滑劑的屏幕特性不足，也會(huì)導(dǎo)致無論是錐形模還是平面模擠壓后不銹鋼管表面質(zhì)量的惡化。

 采用平面擠壓模時(shí)，同時(shí)要求遵守當(dāng)擠壓時(shí)防止在擠壓模和擠壓筒配合區(qū)內(nèi)發(fā)生金屬環(huán)狀缺口。試驗(yàn)表明，最有效的是采用復(fù)合擠壓模，即“平－錐擠壓模”，其錐形部分的角度為45°~60°,以便保持其平面部分的寬度在20~22mm范圍內(nèi)。

 由于使用了玻璃潤滑劑，在過渡圓柱形定徑帶部分處的圓角半徑的變化受到限制。該半徑的過量減小會(huì)影響潤滑劑的工作條件，因?yàn)樵阡J角邊緣處更有可能破壞潤滑薄膜的密實(shí)性。圓角半徑的增加，會(huì)伴隨擠壓模高度的增加，而導(dǎo)致擠壓模的過量消耗。當(dāng)使用直徑為140~250mm的擠壓筒擠壓時(shí)，最可行的圓角半徑可以認(rèn)為是8~10mm。