俄(e)羅(luo)斯巴爾金(jin)中央黑色冶金(jin)科學研究院曾進行了關(guan)于在線亞洲日產一區二區:玻璃潤滑劑成分對擠(ji)壓工(gong)藝(yi)過程中(zhong)力(li)學參數、金屬流動特點、摩擦系數和在線亞洲日產一區二區:擠壓不銹鋼管性能影響的研(yan)究(jiu)。研(yan)究(jiu)曾采用(yong)以(yi)下4組(zu)玻(bo)璃(li)(li)潤滑劑成分(fen)，見表(biao)4-12。試驗用(yong)玻(bo)璃(li)(li)潤滑劑的化(hua)學成分(fen)和黏度值列于表(biao)4-13。
為了(le)試(shi)(shi)驗潤滑墊和(he)滾(gun)涂的(de)(de)玻(bo)璃粉對擠壓過程工藝參(can)數的(de)(de)影響程度，分別采(cai)用各種潤滑劑種類安排專門的(de)(de)試(shi)(shi)驗，試(shi)(shi)驗方法如下(xia)。
在(zai)兩種(zhong)施加潤(run)滑(hua)劑方法共同使用的(de)條件下，首先，改變(bian)用于(yu)制作潤(run)滑(hua)墊(dian)的(de)玻璃潤(run)滑(hua)劑的(de)黏(nian)度(du)(du)，而用于(yu)坯料表面滾涂的(de)玻璃粉的(de)黏(nian)度(du)(du)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)不變(bian)，黏(nian)度(du)(du)η為(wei)80~100Pa·s。
其次，改變潤滑劑(ji)用于表(biao)面滾(gun)涂的玻璃的黏(nian)(nian)度，采用在1180℃時黏(nian)(nian)度η=100Pa·s的玻璃潤滑墊。
將(jiang)黏度(du)變(bian)化方案，結合(he)施加(jia)潤滑劑的方式包括在(zai)內總共試驗了7種擠(ji)壓方案，詳見表4-14。
在方案中也列入了(le)無(wu)潤(run)滑(hua)擠(ji)壓工(gong)藝。為了(le)確定采用玻(bo)璃潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)效果，引(yin)入“有效系(xi)數”的(de)(de)概念。有效系(xi)數被定義為：無(wu)潤(run)滑(hua)劑(ji)擠(ji)壓時的(de)(de)最大擠(ji)壓力(li)p與采用潤(run)滑(hua)劑(ji)時的(de)(de)最大擠(ji)壓力(li)Pm的(de)(de)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表(biao)面質量的影響。為此，采用表面光潔度儀M-201測量不銹鋼(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。
試驗結果(guo)所顯(xian)示的(de)(de)(de)黏度(du)(du)對有效(xiao)系(xi)數的(de)(de)(de)影響(xiang)（對應于(yu)表4-14)結果(guo)如下(xia)。在(zai)(zai)單(dan)獨使用(yong)潤滑墊的(de)(de)(de)情況下(xia)（表4-14中(zhong)方(fang)案I),玻璃潤滑劑的(de)(de)(de)黏度(du)(du)從(cong)5Pa·s增大到20000Pa·s,對有效(xiao)系(xi)數沒有明顯(xian)影響(xiang)。隨著(zhu)玻璃墊黏度(du)(du)的(de)(de)(de)增加，棒材表面的(de)(de)(de)顯(xian)微不平(ping)度(du)(du)值有下(xia)降的(de)(de)(de)趨勢(shi)（圖4-10(b)).此時(shi)，有效(xiao)系(xi)數具有最小值，在(zai)(zai)K=1.00~1.04范圍內變(bian)化（圖4-10(a)).擠壓力(li)(li)的(de)(de)(de)示波圖與無(wu)潤滑擠壓時(shi)相同。其特(te)點是(shi)：從(cong)流(liu)動開始到過程結束(shu)，壓力(li)(li)急劇下(xia)降（圖4-11),這表明，在(zai)(zai)擠壓筒(tong)中(zhong)有極大的(de)(de)(de)接觸摩擦(ca)力(li)(li)。在(zai)(zai)擠壓帶有坐標(biao)網格的(de)(de)(de)壞料時(shi)，所得(de)到的(de)(de)(de)金屬流(liu)動圖像(xiang)證明了(le)這一結論（圖4-12(a))。
由(you)圖(tu)4-12(c)可看出，變形區域擴展到(dao)坯料的(de)整個(ge)深度(du)。坯料表(biao)層(ceng)由(you)于沒有潤滑劑在擠壓筒中受到(dao)阻(zu)滯，因此發生金屬(shu)內層(ceng)的(de)強烈流(liu)動(dong)。由(you)于金屬(shu)流(liu)動(dong)的(de)不均勻性(xing)，使(shi)擠壓制品的(de)性(xing)能惡(e)化，并導(dao)致形成很深的(de)“擠壓縮孔”。
在單(dan)獨(du)用(yong)于(yu)(yu)滾(gun)涂的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)（表4-14中方案II)在低(di)黏度（η=5~15Pa·s)范圍內，滑劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)有(you)效系數比方案I要高，達到K=1.3~1.4。隨著黏度的(de)(de)(de)增加(jia)，K開始(shi)強烈(lie)降(jiang)低(di)，當η≈300Pa·s時，K≈0.9~0.95,小于(yu)(yu)方案I的(de)(de)(de)K值，表示玻璃潤滑劑(ji)(ji)喪(sang)失了(le)本身的(de)(de)(de)減摩(mo)性能(neng)而成為磨料。從示波圖(tu)(tu)形(xing)的(de)(de)(de)變化可以(yi)看(kan)出(chu)，在很(hen)大黏度下(xia)的(de)(de)(de)示波圖(tu)(tu)顯示，壓力從開始(shi)到穩(wen)定過程的(de)(de)(de)結束急劇下(xia)降(jiang)（圖(tu)(tu)4-11).金屬流(liu)動(dong)圖(tu)(tu)形(xing)的(de)(de)(de)特點是存在有(you)停滯區，發(fa)生金屬的(de)(de)(de)剪切(qie)。在這種(zhong)情況(kuang)下(xia)的(de)(de)(de)擠壓棒材(cai)表面(mian)的(de)(de)(de)顯微不平(ping)度值具(ju)有(you)最大值（圖(tu)(tu)4-10(b))。
滾涂玻(bo)璃(li)粉和潤(run)滑(hua)墊一起使用（表(biao)4-14中方案II),得到(dao)相當高(gao)的(de)有效系數(shu)，改善(shan)了表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)量(liang)和金屬流動。在(zai)這(zhe)種情(qing)況下，變(bian)(bian)形(xing)區(qu)集中在(zai)擠壓(ya)模附近，并具有最(zui)小尺寸（圖4-10(b)).同樣的(de)圖像(xiang)在(zai)方案IV~方案VI中也可觀(guan)察到(dao)。在(zai)這(zhe)些方案中，在(zai)任何(he)的(de)玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)黏(nian)(nian)度值下，停(ting)滯區(qu)都沒有形(xing)成。隨著(zhu)玻(bo)璃(li)墊的(de)黏(nian)(nian)度從5Pa·s增(zeng)加到(dao)20000Pa·s,潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)有效系數(shu)從1.7降低到(dao)1.5。因(yin)此，擠壓(ya)力因(yin)玻(bo)璃(li)墊黏(nian)(nian)度不同而變(bian)(bian)化(hua)在(zai)12%的(de)范圍(wei)內(nei)。從擠壓(ya)制品(pin)表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)量(liang)的(de)角度來考量(liang)，最(zui)好是采用黏(nian)(nian)度η=100Pa·s的(de)玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)（圖4-10(b)).使用黏(nian)(nian)度低于(yu)(yu)50Pa·s的(de)玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)時(shi)，在(zai)擠壓(ya)制品(pin)的(de)表(biao)面(mian)(mian)上引(yin)起“斑點”缺陷，這(zhe)是由于(yu)(yu)變(bian)(bian)形(xing)區(qu)內(nei)多余數(shu)量(liang)的(de)熔化(hua)玻(bo)璃(li)而形(xing)成的(de)。當玻(bo)璃(li)黏(nian)(nian)度增(zeng)加到(dao)100Pa·s以(yi)上時(shi)，基(ji)本上不會引(yin)起擠壓(ya)制品(pin)表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)量(liang)的(de)變(bian)(bian)化(hua)。
在(zai)穩(wen)定(ding)擠壓(ya)(ya)(ya)過程階(jie)段，在(zai)所有的玻(bo)璃潤滑劑(ji)值的條(tiao)件下，擠壓(ya)(ya)(ya)力卻保(bao)持恒定(ding)并大致(zhi)相同。隨著玻(bo)璃潤滑劑(ji)黏度的增加，出現擠壓(ya)(ya)(ya)過程開始時的壓(ya)(ya)(ya)力峰值趨(qu)向（圖4-11)。
在潤滑墊的(de)(de)玻(bo)璃(li)黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)不(bu)變(bian)（η=100Pa·s)時，滾涂玻(bo)璃(li)的(de)(de)黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)變(bian)化（方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)IV)比方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)II在更大程度(du)(du)(du)(du)上影(ying)響到(dao)(dao)(dao)有(you)效系數(shu)。隨著玻(bo)璃(li)黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)增加到(dao)(dao)(dao)50Pa·s時，潤滑劑有(you)效系數(shu)仍保(bao)持本身的(de)(de)數(shu)值(zhi)(zhi)，為(wei)K=1.8;而(er)隨后開始(shi)急劇(ju)地下降，且(qie)在黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)達到(dao)(dao)(dao)6000Pa·s時，K值(zhi)(zhi)變(bian)為(wei)小于1.總之，方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)IV中(zhong)的(de)(de)曲線(xian)K=f(7)和方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)II中(zhong)的(de)(de)曲線(xian)形狀是(shi)相同的(de)(de)，而(er)且(qie)在此兩種情況下，K值(zhi)(zhi)變(bian)化的(de)(de)這一特點的(de)(de)原因是(shi)相同的(de)(de)。因此，滾涂玻(bo)璃(li)的(de)(de)黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)變(bian)化比起玻(bo)璃(li)墊的(de)(de)黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)變(bian)化，在更大程度(du)(du)(du)(du)上明顯影(ying)響到(dao)(dao)(dao)擠壓力的(de)(de)數(shu)值(zhi)(zhi)。表(biao)面顯微不(bu)平(ping)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)最小值(zhi)(zhi)，發生(sheng)在滾涂玻(bo)璃(li)粉黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)為(wei)10~50Pa·s內(nei)。當玻(bo)璃(li)黏(nian)(nian)度(du)(du)(du)(du)更大時，表(biao)面質(zhi)量惡化。
方案(an)VI屬(shu)于(yu)坯料(liao)外(wai)表(biao)面進行了雙(shuang)重潤滑，即涂有懸(xuan)(xuan)浮(fu)液(ye)(ye)并(bing)隨后(hou)在加熱的(de)(de)坯料(liao)上滾涂最佳(jia)黏(nian)度(du)(du)（η=30Pa·s)的(de)(de)玻(bo)(bo)璃(li)潤滑劑(ji)，本質(zhi)上改變(bian)了圖像(xiang)的(de)(de)狀況。玻(bo)(bo)璃(li)潤滑劑(ji)的(de)(de)黏(nian)度(du)(du)在3~540Pa·s范圍內(nei)玻(bo)(bo)璃(li)懸(xuan)(xuan)浮(fu)液(ye)(ye)的(de)(de)采用(yong)，給予降(jiang)低(di)擠(ji)壓力的(de)(de)可能性，并(bing)得(de)到與(yu)其他方案(an)相(xiang)比較的(de)(de)最大有效系數(shu)（K=1.0~2.0).在試驗的(de)(de)潤滑劑(ji)黏(nian)度(du)(du)的(de)(de)范圍內(nei)，這一方案(an)確保獲得(de)高的(de)(de)表(biao)面質(zhi)量(liang)。這一最佳(jia)結(jie)果是在采用(yong)玻(bo)(bo)璃(li)黏(nian)度(du)(du)為(wei)30Pa·s的(de)(de)玻(bo)(bo)璃(li)懸(xuan)(xuan)浮(fu)液(ye)(ye)時得(de)到的(de)(de)。
采(cai)用以上(shang)潤滑劑的(de)施加方法(fa)，獲得(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)制品的(de)表面(mian)質量(liang)絕不會比其顯微不平度(du)值為(wei)20~30μm的(de)坯料表面(mian)原始狀態更惡化(hua)。因此(ci)，在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)具有很窄的(de)加工溫(wen)度(du)范圍的(de)低塑性合金以及擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)高質量(liang)要求制品時，可以采(cai)用這(zhe)種方法(fa)。
為了(le)確定在(zai)有玻璃(li)潤滑劑的熱(re)變形時的摩擦(ca)因(yin)數，采用圓(yuan)環(huan)鐓料的方法(fa)，其依據是，鐓粗時，圓(yuan)環(huan)的內直(zhi)徑的變化(hua)與接(jie)觸(chu)摩擦(ca)的大小有關(guan)。
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(ca)系數時的(de)玻璃潤滑劑的(de)黏度值(zhi)，對不(bu)同材料的(de)試樣如下：
同(tong)時，在4組玻璃系(xi)(xi)列中黏度系(xi)(xi)數值從最小到(dao)最大變化時，引起的摩擦系(xi)(xi)數值在30%的范圍內變化。
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。
雖然各組材料的(de)摩擦(ca)系(xi)數的(de)水平有某些差異，但由(you)于(yu)玻璃(li)潤滑劑的(de)采用，其(qi)數值的(de)降低基本上是相同(tong)的(de)，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%.
