浙江至德鋼業有限公司在擠壓帶翼不銹鋼管時,局部的金屬有較大的不均勻變形,這就可能導致金屬斷裂,型材形狀充不滿或型材扭曲。因此,研究金屬流動的規律性對于工模具孔型設計具有重要意義。擠壓帶翼不銹鋼管時的金屬流動特性的研究借助于坐標網和組合坯料來進行。擠壓帶翼鋼管時,擠壓模入口在較寬范圍內變化,對變形區的分布和金屬在擠壓芯棒空隙里的徑向變形的大小不產生重大的影響。因此,模子錐角的大小應該以保證金屬流動不產生破裂為條件進行選擇。一般70°~80°被認為是最合適的。
在異型芯棒的(de)空(kong)隙(xi)(xi)里金(jin)屬的(de)徑向(xiang)流(liu)(liu)(liu)動(dong)在擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)里就已經開始,并隨著向(xiang)變形(xing)區的(de)靠近(jin)而(er)增(zeng)加(圖(tu)3-12)。延(yan)伸增(zeng)大(da)的(de)同(tong)時(shi),引起擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)中金(jin)屬流(liu)(liu)(liu)動(dong)壓(ya)(ya)(ya)力增(zeng)高,因而(er)導致過(guo)早充滿芯棒的(de)異型空(kong)隙(xi)(xi)。采用碳素鋼(gang)擠壓(ya)(ya)(ya)帶(dai)內翼的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)時(shi),延(yan)伸系數取10~12,能保證正常充滿翼的(de)形(xing)狀。如(ru)前所述,當(dang)擠壓(ya)(ya)(ya)光(guang)管(guan)(guan)時(shi),內層(ceng)金(jin)屬超過(guo)外層(ceng)金(jin)屬。如(ru)果在芯棒上也有更接近(jin)于(yu)擠壓(ya)(ya)(ya)軸線分(fen)布(bu)的(de)空(kong)隙(xi)(xi),則其不(bu)(bu)(bu)均勻(yun)流(liu)(liu)(liu)動(dong)層(ceng)被加深(shen)(圖(tu)3-13)。在擠壓(ya)(ya)(ya)內翼布(bu)置不(bu)(bu)(bu)對稱的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)時(shi),金(jin)屬的(de)流(liu)(liu)(liu)動(dong)圖(tu)像(xiang)原則上沒有改變。尼科波(bo)爾南方(fang)鋼(gang)管(guan)(guan)廠(chang)在擠壓(ya)(ya)(ya)鰭(qi)片管(guan)(guan)時(shi),研究了帶(dai)外翼鋼(gang)管(guan)(guan)金(jin)屬流(liu)(liu)(liu)動(dong)的(de)特(te)征,指出該過(guo)程的(de)特(te)點是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)均勻(yun)變形(xing)較大(da)。這是(shi)(shi)由于(yu)制(zhi)品和坯料的(de)幾何形(xing)狀沒有相似之處(chu)引起的(de)變形(xing)的(de)不(bu)(bu)(bu)均勻(yun)性,可(ke)由坐標網線橫向(xiang)歪曲的(de)大(da)小(xiao)來評定。
擠壓模口在(zai)(zai)(zai)60°-90°間變(bian)化,對變(bian)形區的(de)(de)(de)分布和(he)(he)沿(yan)管坯(pi)斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun),變(bian)形不(bu)(bu)發生重大(da)影響(圖(tu)3-14),縱向坐標網線在(zai)(zai)(zai)翼(yi)(yi)的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)沿(yan)管子(zi)全長仍然(ran)是平行的(de)(de)(de),其間隔距離(li)幾乎沒有變(bian)化,這就證(zheng)實了(le)在(zai)(zai)(zai)此斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)徑向變(bian)形不(bu)(bu)大(da)。當擠壓單個(ge)圓盤組(zu)成的(de)(de)(de)管坯(pi)時,在(zai)(zai)(zai)翼(yi)(yi)的(de)(de)(de)空隙(xi)處出現局部區域(yu)性強烈(lie)變(bian)形(圖(tu)3-15(b))。在(zai)(zai)(zai)該區域(yu)內,金屬(shu)具有切向流動(dong)(dong)。此為(wei)中止擠壓管坯(pi)的(de)(de)(de)翼(yi)(yi)帶(dai)和(he)(he)光管部分的(de)(de)(de)縱斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)低倍磨片所證(zheng)實(圖(tu)3-15(a)、圖(tu)3-15(b)。翼(yi)(yi)上(shang)(shang)局部區域(yu)的(de)(de)(de)高度(du)不(bu)(bu)超過(guo)變(bian)形區的(de)(de)(de)總高度(du)。在(zai)(zai)(zai)擠壓不(bu)(bu)銹鋼管外表面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)有同心小(xiao)槽的(de)(de)(de)坯(pi)料時,發現表面(mian)(mian)(mian)(mian)層金屬(shu)流動(dong)(dong)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)性。在(zai)(zai)(zai)圖(tu)上(shang)(shang)可明顯地看到翼(yi)(yi)的(de)(de)(de)金屬(shu)流動(dong)(dong)超前于光管部分。根據實驗(yan)結果組(zu)成了(le)擠壓帶(dai)外翼(yi)(yi)不(bu)(bu)銹鋼管金屬(shu)流動(dong)(dong)的(de)(de)(de)一般系統圖(tu)像,并考慮了(le)在(zai)(zai)(zai)橫斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)和(he)(he)縱斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)變(bian)形。
從圖3-17可以看出,線段AB和(he)(he)NK變形前分(fen)布在(zai)一(yi)個平面上(shang),而在(zai)管(guan)(guan)子里其位置發生了(le)明(ming)顯變化。B點(dian)和(he)(he)N點(dian)的(de)(de)(de)內(nei)層金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)超(chao)過了(le)A點(dian)和(he)(he)K點(dian)的(de)(de)(de)外(wai)層金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu),而且線段N'K'和(he)(he)NK之(zhi)差遠(yuan)大(da)于線段A'R'和(he)(he)AB之(zhi)差。這是由于不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)光滑(hua)部分(fen)橫斷面上(shang)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)流動的(de)(de)(de)不(bu)均勻性比帶翼(yi)部分(fen)大(da)。不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)表(biao)面翼(yi)上(shang)的(de)(de)(de)點(dian)超(chao)過了(le)相應的(de)(de)(de)光管(guan)(guan)部分(fen)的(de)(de)(de)點(dian)。碳素鋼(gang)擠壓(ya)(ya)試(shi)驗中止坯(pi)料(liao)各斷面顯微磨片試(shi)樣(yang)所表(biao)現出的(de)(de)(de)圖像可以證實變形的(de)(de)(de)不(bu)均勻性(圖3-18).在(zai)擠壓(ya)(ya)帶翼(yi)的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)時(shi),金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)流動的(de)(de)(de)連續性和(he)(he)相對變形的(de)(de)(de)分(fen)布與擠壓(ya)(ya)光管(guan)(guan)時(shi)沒(mei)有(you)原則上(shang)的(de)(de)(de)區別。實驗表(biao)明(ming),擠壓(ya)(ya)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)和(he)(he)擠壓(ya)(ya)有(you)色金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)制品時(shi),金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)流動情況原則上(shang)一(yi)樣(yang)。