俄(e)羅斯巴爾(er)金中央(yang)黑色冶金科(ke)學研(yan)究院(yuan)曾進行了(le)關于在線亞洲日產一區二區:玻璃潤滑劑成分(fen)對擠壓(ya)工藝過(guo)程中(zhong)力學參數、金(jin)屬流動(dong)特點(dian)、摩擦系(xi)數和在線亞洲日產一區二區:擠壓不銹鋼管性能影響的(de)研究。研究曾采用以(yi)下(xia)4組玻璃潤滑(hua)劑成分(fen)，見表4-12。試驗(yan)用玻璃潤滑(hua)劑的(de)化學成分(fen)和黏度值列(lie)于表4-13。
為了試(shi)驗(yan)潤(run)滑(hua)墊和(he)滾涂的(de)玻璃粉對(dui)擠壓(ya)過程工(gong)藝參數的(de)影響(xiang)程度，分別采用各種潤(run)滑(hua)劑種類(lei)安排專門的(de)試(shi)驗(yan)，試(shi)驗(yan)方(fang)法如下(xia)。
在兩種施加(jia)潤滑(hua)劑方(fang)法共(gong)同使用(yong)的條件下，首先，改變用(yong)于(yu)制作潤滑(hua)墊(dian)的玻璃潤滑(hua)劑的黏(nian)度(du)，而用(yong)于(yu)坯料表面滾涂的玻璃粉的黏(nian)度(du)始終保持不變，黏(nian)度(du)η為80~100Pa·s。
其次，改變潤(run)滑(hua)劑(ji)用于表面滾涂的(de)玻(bo)璃的(de)黏度(du)，采用在1180℃時黏度(du)η=100Pa·s的(de)玻(bo)璃潤(run)滑(hua)墊(dian)。
將黏度變化方(fang)案(an)，結合(he)施加潤(run)滑劑(ji)的方(fang)式(shi)包括在內總(zong)共試驗了7種擠(ji)壓(ya)方(fang)案(an)，詳(xiang)見表4-14。
在方案(an)中也列入了(le)無(wu)潤滑(hua)擠(ji)壓(ya)工藝(yi)。為了(le)確定采(cai)用玻璃(li)潤滑(hua)劑(ji)(ji)的效(xiao)果，引入“有效(xiao)系(xi)數(shu)”的概念。有效(xiao)系(xi)數(shu)被(bei)定義為：無(wu)潤滑(hua)劑(ji)(ji)擠(ji)壓(ya)時(shi)的最(zui)大擠(ji)壓(ya)力p與采(cai)用潤滑(hua)劑(ji)(ji)時(shi)的最(zui)大擠(ji)壓(ya)力Pm的比值。
除了潤滑劑對擠壓過程力學參數的影響之外，還評定了潤滑劑對擠壓不銹鋼管(guan)表面質量的影響。為此，采用表面光潔度儀M-201測量不(bu)銹鋼(gang)管表面的顯微不平度值。測量在不銹鋼管10°的圓周表面上進行，計算顯微不平度的平均值，并應用坐標網格法觀察金屬的流動特點。
試驗結(jie)果所顯示的(de)(de)黏(nian)度對(dui)有(you)(you)效系數的(de)(de)影響(xiang)（對(dui)應于表4-14)結(jie)果如下。在(zai)(zai)(zai)單獨使(shi)用潤滑(hua)墊的(de)(de)情況(kuang)下（表4-14中方案I),玻(bo)璃潤滑(hua)劑的(de)(de)黏(nian)度從(cong)5Pa·s增大(da)到20000Pa·s,對(dui)有(you)(you)效系數沒有(you)(you)明顯影響(xiang)。隨著玻(bo)璃墊黏(nian)度的(de)(de)增加，棒(bang)材表面的(de)(de)顯微不(bu)平(ping)度值有(you)(you)下降的(de)(de)趨(qu)勢（圖(tu)(tu)4-10(b)).此(ci)時(shi)，有(you)(you)效系數具有(you)(you)最小值，在(zai)(zai)(zai)K=1.00~1.04范圍(wei)內變化(hua)（圖(tu)(tu)4-10(a)).擠(ji)壓力的(de)(de)示波圖(tu)(tu)與無潤滑(hua)擠(ji)壓時(shi)相同。其(qi)特點是：從(cong)流動開始到過程(cheng)結(jie)束，壓力急劇下降（圖(tu)(tu)4-11),這(zhe)表明，在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓筒中有(you)(you)極大(da)的(de)(de)接觸(chu)摩擦力。在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓帶有(you)(you)坐標(biao)網格(ge)的(de)(de)壞料時(shi)，所得到的(de)(de)金(jin)屬流動圖(tu)(tu)像證明了這(zhe)一結(jie)論(lun)（圖(tu)(tu)4-12(a))。
由圖4-12(c)可看出(chu)，變形區域(yu)擴展到(dao)坯(pi)料的整(zheng)個(ge)深度。坯(pi)料表(biao)層由于沒有潤(run)滑劑在擠(ji)壓(ya)(ya)筒中受(shou)到(dao)阻滯(zhi)，因此發生金屬內層的強(qiang)烈流(liu)動。由于金屬流(liu)動的不(bu)均勻(yun)性，使擠(ji)壓(ya)(ya)制品的性能惡化，并導致(zhi)形成(cheng)很深的“擠(ji)壓(ya)(ya)縮孔”。
在(zai)單獨用于滾涂的(de)(de)情況下(xia)（表4-14中方案(an)(an)(an)II)在(zai)低黏度（η=5~15Pa·s)范圍內，滑(hua)劑(ji)的(de)(de)有效(xiao)系數比方案(an)(an)(an)I要高，達到K=1.3~1.4。隨著黏度的(de)(de)增加，K開始強烈(lie)降低，當(dang)η≈300Pa·s時(shi)，K≈0.9~0.95,小于方案(an)(an)(an)I的(de)(de)K值(zhi)，表示(shi)玻(bo)璃潤滑(hua)劑(ji)喪(sang)失(shi)了(le)本身的(de)(de)減摩性能而成為(wei)磨(mo)料。從示(shi)波圖形的(de)(de)變化可以看出(chu)，在(zai)很(hen)大黏度下(xia)的(de)(de)示(shi)波圖顯(xian)示(shi)，壓(ya)力從開始到穩(wen)定過程(cheng)的(de)(de)結束急劇下(xia)降（圖4-11).金屬流(liu)動圖形的(de)(de)特點是存在(zai)有停(ting)滯(zhi)區，發生(sheng)金屬的(de)(de)剪切。在(zai)這種情況下(xia)的(de)(de)擠壓(ya)棒材表面的(de)(de)顯(xian)微不平(ping)度值(zhi)具有最大值(zhi)（圖4-10(b))。
滾(gun)涂玻(bo)(bo)璃(li)(li)粉(fen)和潤滑(hua)墊(dian)(dian)一起(qi)使用(yong)（表(biao)4-14中(zhong)方案(an)(an)II),得(de)到(dao)(dao)相當(dang)高的(de)有(you)效系數，改善了(le)表(biao)面質量(liang)和金(jin)屬流動。在(zai)這種情況下，變形區集(ji)中(zhong)在(zai)擠(ji)(ji)壓模附近，并(bing)具有(you)最小尺寸（圖(tu)(tu)4-10(b)).同樣的(de)圖(tu)(tu)像在(zai)方案(an)(an)IV~方案(an)(an)VI中(zhong)也(ye)可(ke)觀察到(dao)(dao)。在(zai)這些方案(an)(an)中(zhong)，在(zai)任何的(de)玻(bo)(bo)璃(li)(li)潤滑(hua)劑黏(nian)(nian)度值下，停滯區都沒有(you)形成。隨著玻(bo)(bo)璃(li)(li)墊(dian)(dian)的(de)黏(nian)(nian)度從(cong)5Pa·s增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)20000Pa·s,潤滑(hua)劑的(de)有(you)效系數從(cong)1.7降低到(dao)(dao)1.5。因(yin)此，擠(ji)(ji)壓力因(yin)玻(bo)(bo)璃(li)(li)墊(dian)(dian)黏(nian)(nian)度不(bu)同而(er)變化(hua)(hua)(hua)在(zai)12%的(de)范圍內。從(cong)擠(ji)(ji)壓制(zhi)品(pin)(pin)表(biao)面質量(liang)的(de)角度來考量(liang)，最好(hao)是采(cai)用(yong)黏(nian)(nian)度η=100Pa·s的(de)玻(bo)(bo)璃(li)(li)潤滑(hua)劑（圖(tu)(tu)4-10(b)).使用(yong)黏(nian)(nian)度低于(yu)50Pa·s的(de)玻(bo)(bo)璃(li)(li)潤滑(hua)劑時，在(zai)擠(ji)(ji)壓制(zhi)品(pin)(pin)的(de)表(biao)面上引起(qi)“斑點”缺(que)陷，這是由于(yu)變形區內多余數量(liang)的(de)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)(bo)璃(li)(li)而(er)形成的(de)。當(dang)玻(bo)(bo)璃(li)(li)黏(nian)(nian)度增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)100Pa·s以上時，基本上不(bu)會引起(qi)擠(ji)(ji)壓制(zhi)品(pin)(pin)表(biao)面質量(liang)的(de)變化(hua)(hua)(hua)。
在(zai)穩定(ding)擠(ji)壓(ya)過程(cheng)階段，在(zai)所有的(de)(de)玻璃潤滑(hua)劑(ji)值的(de)(de)條件下，擠(ji)壓(ya)力卻保(bao)持恒定(ding)并大致相同(tong)。隨著玻璃潤滑(hua)劑(ji)黏度(du)的(de)(de)增加，出現(xian)擠(ji)壓(ya)過程(cheng)開始時的(de)(de)壓(ya)力峰值趨向（圖4-11)。
在潤滑(hua)墊的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)(li)黏(nian)度(du)(du)(du)不變(bian)(bian)（η=100Pa·s)時(shi)，滾(gun)涂(tu)玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)(de)(de)黏(nian)度(du)(du)(du)變(bian)(bian)化（方(fang)案(an)IV)比方(fang)案(an)II在更(geng)大程度(du)(du)(du)上影響到(dao)有效系數(shu)。隨著玻(bo)璃(li)(li)黏(nian)度(du)(du)(du)增加到(dao)50Pa·s時(shi)，潤滑(hua)劑有效系數(shu)仍保持本身的(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)(zhi)，為K=1.8;而(er)隨后開始(shi)急劇地下降，且(qie)在黏(nian)度(du)(du)(du)達到(dao)6000Pa·s時(shi)，K值(zhi)(zhi)變(bian)(bian)為小于1.總之，方(fang)案(an)IV中(zhong)的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)(xian)K=f(7)和方(fang)案(an)II中(zhong)的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)(xian)形狀是相同的(de)(de)(de)(de)，而(er)且(qie)在此兩種(zhong)情(qing)況下，K值(zhi)(zhi)變(bian)(bian)化的(de)(de)(de)(de)這一特點(dian)的(de)(de)(de)(de)原因是相同的(de)(de)(de)(de)。因此，滾(gun)涂(tu)玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)(de)(de)黏(nian)度(du)(du)(du)變(bian)(bian)化比起玻(bo)璃(li)(li)墊的(de)(de)(de)(de)黏(nian)度(du)(du)(du)變(bian)(bian)化，在更(geng)大程度(du)(du)(du)上明顯(xian)影響到(dao)擠壓力的(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)(zhi)。表面(mian)顯(xian)微(wei)不平度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)最小值(zhi)(zhi)，發生在滾(gun)涂(tu)玻(bo)璃(li)(li)粉黏(nian)度(du)(du)(du)為10~50Pa·s內。當玻(bo)璃(li)(li)黏(nian)度(du)(du)(du)更(geng)大時(shi)，表面(mian)質(zhi)量惡化。
方案(an)VI屬于坯(pi)料(liao)外表面進(jin)行了雙重潤(run)滑，即涂(tu)(tu)有(you)懸浮液并(bing)隨(sui)后在加熱的(de)(de)(de)坯(pi)料(liao)上滾涂(tu)(tu)最佳(jia)黏度(du)（η=30Pa·s)的(de)(de)(de)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)潤(run)滑劑(ji)，本質(zhi)上改變了圖像(xiang)的(de)(de)(de)狀況。玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)潤(run)滑劑(ji)的(de)(de)(de)黏度(du)在3~540Pa·s范(fan)圍內玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)懸浮液的(de)(de)(de)采用，給(gei)予降低擠壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)可能(neng)性，并(bing)得(de)到與其他方案(an)相比較的(de)(de)(de)最大有(you)效系數（K=1.0~2.0).在試驗的(de)(de)(de)潤(run)滑劑(ji)黏度(du)的(de)(de)(de)范(fan)圍內，這(zhe)一方案(an)確保獲得(de)高的(de)(de)(de)表面質(zhi)量。這(zhe)一最佳(jia)結果是在采用玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)黏度(du)為30Pa·s的(de)(de)(de)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)懸浮液時(shi)得(de)到的(de)(de)(de)。
采用(yong)(yong)以上潤滑劑(ji)的施加(jia)方(fang)法(fa)，獲(huo)得擠壓(ya)制(zhi)品的表面質量絕不會比其顯(xian)微不平(ping)度(du)(du)值為20~30μm的坯料表面原始(shi)狀(zhuang)態(tai)更惡(e)化。因此，在擠壓(ya)具有(you)很窄的加(jia)工溫度(du)(du)范圍的低(di)塑(su)性合金(jin)以及(ji)擠壓(ya)高質量要求制(zhi)品時(shi)，可以采用(yong)(yong)這(zhe)種方(fang)法(fa)。
為了(le)確定在有玻(bo)璃潤滑(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)熱變形時的(de)(de)(de)摩擦(ca)(ca)因數(shu)，采用圓環(huan)鐓料的(de)(de)(de)方法，其依據是，鐓粗時，圓環(huan)的(de)(de)(de)內直徑的(de)(de)(de)變化(hua)與(yu)接觸摩擦(ca)(ca)的(de)(de)(de)大小有關。
玻璃潤滑劑的研究曾用碳素鋼CT3、不銹鋼06Cr18Ni11Ti和高溫合金Ni55WMoTiCoAl試樣的熱鐓粗試驗來進行。為了比較，還進行了無潤滑的和帶石墨一油潤滑劑的圓環試樣的鐓粗試驗。試驗結果表明，摩擦系數取決于玻璃潤滑劑的黏度和化學成分，以及變形材料的性質。
在最小摩擦系數時的玻璃潤滑劑的黏度值，對不(bu)同材料(liao)的試樣如下：
同時，在(zai)(zai)4組(zu)玻璃系列中黏度系數(shu)值(zhi)從最小到最大變化時，引起的(de)摩(mo)擦系數(shu)值(zhi)在(zai)(zai)30%的(de)范圍內變化。
玻璃潤滑劑的摩擦系數取決于其化學成分，在鋼的熱擠壓過程中，玻璃潤滑劑借助于其特有的高溫下的減摩性能，對過程的力學參數和金屬流動特點施加有直接的影響，確定了變形金屬與工具之間的接觸狀況，并影響到擠壓制品的表面質量。因而，通過以上玻璃潤滑劑的化學成分對摩擦系數的影響試驗研究可以得到以下結論：摩擦系數的最大值是在采用三元系玻璃時得到的。在三元系組分的玻璃中，摩擦系數的最小值依次為：CT3鋼試樣鐓粗時為0.1，06Cr18Ni11Ti不銹鋼試樣鐓粗時為0.14,而Ni55WMoTiCoAl合金為0.2.在三元系玻璃中加入B2O3(II系列），使摩擦系數平均減小30%~50%.在四元系玻璃中加入Al2O3,以部分取代其中的SiO2(II系列），引起摩擦系數的明顯下降。在多元玻璃中加入BaO(IV系列），對摩擦系數的下降影響最明顯。在采用以上系列玻璃的條件下，記錄到摩擦系數的最小值，對CT3鋼為0.05;1Cr18Ni10Ti為0.08;而合金Ni55WMoTiCoAl為0.1。
雖(sui)然各組材(cai)料的摩(mo)擦(ca)系數的水平(ping)有某些差(cha)異(yi)，但由于玻璃潤滑劑的采用(yong)，其(qi)數值的降低(di)基(ji)本上是相同的，約為80%。
加入氧化物B2O3和BaO時，摩擦系數明顯下降與這些玻璃潤滑劑在金屬表面上的“潤濕性”和“流動性”的提高有關，這是因為其有利于形成完整的連續的隔離膜。
與石墨一油潤滑劑相比較，幾乎所有的玻璃潤滑劑都表現出更高的減摩性能。三元系玻璃潤滑劑在鐓粗合金Ni55WMoTiCoAl時，則是例外。采用多元系玻璃潤滑劑代替石墨－油潤滑劑的結果，摩擦系數的降低依次為：碳素鋼CT3鐓粗時達65%;不銹鋼06Cr18Ni11Ti為55%; 鎳合金Ni55WMoTiCoAl為45%.
