早期使用的潤滑劑,曾采用“包套擠壓”不銹鋼等貴重產品,即在不銹鋼管坯料的外表面包套上一層銅,作為擠壓時的潤滑劑。20世紀20年代未,開始采用石墨、二氧化硫、滑石、鋸末、氯化鈉和重油等作為鋼質材料和各種產品擠壓時的潤滑劑。
與(yu)(yu)此同時(shi),曾經還使用(yong)過一種(zhong)“新型的(de)潤(run)滑工藝”,即“Cgatot工藝”作(zuo)為不(bu)銹鋼(gang)管擠(ji)(ji)壓(ya)的(de)潤(run)滑工藝,即采用(yong)石墨、西麻子油和(he)鋸(ju)末的(de)混(hun)合(he)物,并在(zai)其(qi)內還加入煙(yan)火、鑄成盤狀(zhuang),放置在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)模與(yu)(yu)坯料之間(jian)。當(dang)其(qi)加熱的(de)坯料接觸(chu)時(shi),發生爆炸后呈粉狀(zhuang)涂敷在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)不(bu)銹鋼(gang)管坯料的(de)表面上作(zuo)為潤(run)滑劑。
多年來,許多工業國家受到用擠壓法生產有色金屬產品的啟示,都曾經考慮,甚至試驗過用熱擠壓法來生產黑色金屬的產品,并得出了黑色金屬同有色金屬一樣可以用擠壓法來生產不銹鋼管和型鋼的結論。只是在擠壓黑色金屬時,設備容易損壞,特別是模子,常常是經過一次操作之后,就不能再使用了(圖4-1),影響了這一技術的發展。但是,人們還是不斷地進行擠壓法用于擠壓鋼質材料變形的試驗研究,因為普遍認為擠壓法如果用于黑色金屬制品的生產成功后將會意義更大。
首先是用(yong)擠(ji)壓(ya)(ya)法(fa)能像有色(se)金屬一樣制(zhi)(zhi)(zhi)造實心(xin)(xin)和(he)空(kong)心(xin)(xin)不規則斷面的(de)(de)型材,這(zhe)(zhe)是因(yin)為一些形狀復雜的(de)(de)型鋼(gang)通常(chang)是無法(fa)用(yong)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)方法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)。其次是由于工業發(fa)展需要(yao)含(han)有大量(liang)附加(jia)元素的(de)(de)、高性(xing)能的(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)(pin),而這(zhe)(zhe)類產(chan)(chan)品(pin)(pin)在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)時(shi)會給操作(zuo)帶來很(hen)多的(de)(de)困難(nan),成(cheng)(cheng)材率極低或者(zhe)根(gen)本就(jiu)無法(fa)加(jia)工。特別是當這(zhe)(zhe)類產(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)需要(yao)量(liang)不多,批量(liang)很(hen)小(xiao),特地(di)為此制(zhi)(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)設備和(he)工具(ju)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本很(hen)高。而對于多品(pin)(pin)種、小(xiao)批量(liang)產(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan),擠(ji)壓(ya)(ya)法(fa)的(de)(de)靈(ling)活性(xing)和(he)經濟性(xing)都(dou)是吸引人(ren)(ren)的(de)(de)。因(yin)此,當時(shi)曾(ceng)有人(ren)(ren)應用(yong)擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)的(de)(de)某些方法(fa),少量(liang)地(di)、有條件地(di)制(zhi)(zhi)(zhi)造毛(mao)坯,但(dan)始(shi)終沒(mei)有得到過成(cheng)(cheng)品(pin)(pin)。當時(shi)的(de)(de)情況下(xia)認(ren)為,擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)質材料的(de)(de)主要(yao)技術問題是,尋找新(xin)的(de)(de)模(mo)子(zi)材料以(yi)提高擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)使(shi)用(yong)壽命。
1938年,法國電氣化學公司研(yan)制成功一(yi)種(zhong)(zhong)耐高(gao)溫(wen)的(de)(de)合金,他(ta)們(men)以(yi)為(wei)(wei)可以(yi)用(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)新材(cai)料制造擠(ji)(ji)(ji)壓模(mo),以(yi)承受(shou)擠(ji)(ji)(ji)壓鋼時產(chan)生(sheng)的(de)(de)高(gao)溫(wen)和應力。于是很快開展(zhan)了(le)用(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)新材(cai)料制造擠(ji)(ji)(ji)壓模(mo)可行(xing)性(xing)研(yan)究(jiu),并(bing)在(zai)(zai)(zai)一(yi)臺(tai)600噸(dun)小(xiao)型擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)上進行(xing)了(le)試(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)結果并(bing)不令人滿意(yi)(yi)。在(zai)(zai)(zai)經過(guo)了(le)深入的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)之(zhi)后,他(ta)們(men)開始認識到應該尋(xun)找一(yi)種(zhong)(zhong)有(you)效的(de)(de)潤滑(hua)(hua)方法。因(yin)為(wei)(wei)擠(ji)(ji)(ji)壓時,存(cun)在(zai)(zai)(zai)于坯料與(yu)工具之(zhi)間的(de)(de)摩擦使擠(ji)(ji)(ji)壓筒及擠(ji)(ji)(ji)壓模(mo)都(dou)受(shou)到嚴重的(de)(de)磨(mo)損。于是他(ta)們(men)試(shi)(shi)驗(yan)了(le)各種(zhong)(zhong)不同(tong)的(de)(de)潤滑(hua)(hua)劑,其(qi)中包括滑(hua)(hua)石、白堊粉(fen)、石墨(mo)、硼砂以(yi)及各種(zhong)(zhong)動(dong)物(wu)、植物(wu)、礦物(wu)油類。可是,無論是能耐擠(ji)(ji)(ji)溫(wen)度的(de)(de)固體(ti)油脂或(huo)者是液體(ti)油都(dou)沒能得到令人滿意(yi)(yi)的(de)(de)效果。根據觀(guan)察,任(ren)何液體(ti)潤滑(hua)(hua)劑在(zai)(zai)(zai)操作(zuo)過(guo)程中,甚至(zhi)在(zai)(zai)(zai)操作(zuo)之(zhi)前就(jiu)(jiu)被擠(ji)(ji)(ji)壓的(de)(de)壓力從模(mo)孔中壓出,因(yin)此,也(ye)就(jiu)(jiu)不能保證潤滑(hua)(hua)的(de)(de)效果。相反(fan),固體(ti)潤滑(hua)(hua)劑(滑(hua)(hua)石、石墨(mo))雖能冷卻模(mo)子(zi),但其(qi)腐蝕性(xing)很強(qiang),加速了(le)模(mo)子(zi)的(de)(de)磨(mo)損。
綜合所(suo)有的(de)研究(jiu)結果得出了結論(lun):有效(xiao)的(de)潤(run)滑劑必須在(zai)操(cao)作溫度下具有膠黏(nian)性能。在(zai)試驗過程中要保證潤(run)滑劑的(de)效(xiao)能,在(zai)與熱壞料接觸(chu)時,所(suo)使(shi)用的(de)潤(run)滑材料應該由固(gu)體狀態(tai)(tai)變成膠黏(nian)固(gu)體,而不是液(ye)體狀態(tai)(tai)。在(zai)這種情況下,膠黏的(de)潤滑(hua)劑提供了適(shi)當的(de)機械阻(zu)力(li),能(neng)夠(gou)抵抗(kang)所產(chan)生的(de)壓力(li)。同(tong)時一面軟熔一面不(bu)(bu)斷地(di)產(chan)生一層隔(ge)熱(re)的(de)膠黏薄(bo)膜(mo),裹住了擠(ji)壓條材。玻璃(li)或在擠(ji)壓溫(wen)度下具有(you)黏性(xing)的(de)材料(liao)(如黏結劑、爐渣(zha)或者某些(xie)鹽類或鹽的(de)混合物)符合以上要求,同(tong)時還(huan)有(you)隔(ge)熱(re)的(de)性(xing)能(neng),這就能(neng)保護工具不(bu)(bu)致(zhi)高溫(wen),同(tong)時也能(neng)防止熱(re)坯料(liao)表面的(de)冷(leng)卻。潤滑(hua)劑的(de)基本(ben)原則確(que)定(ding)之后,這一新技術運用于工業中所產(chan)生的(de)許多(duo)細節向題也就接著在試驗研究中逐一得到解決。
法國(guo)的(de)金屬拉拔(ba)與軋(ya)制工(gong)廠改(gai)造了原(yuan)來的(de)6MN(600t)擠壓機(ji),同(tong)(tong)時,浙江至(zhi)德鋼業有限公(gong)司(si)及金屬拉拔(ba)與軋(ya)制工(gong)廠聯(lian)合共(gong)同(tong)(tong)建成了一臺15MN(1500t)新(xin)式(shi)的(de)擠壓機(ji),以便用于新(xin)工(gong)藝(yi)進(jin)行各項工(gong)業性試驗。
此后幾年,金屬(shu)拉(la)拔與軋制工(gong)(gong)廠和法國瓦魯雷克聯(lian)合公司(si)一起共同使用(yong)6MN(600t)擠壓(ya)機(ji)和15MN(1500t)擠壓(ya)機(ji)繼續(xu)進(jin)(jin)行這(zhe)一新工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)試驗研究,在擠壓(ya)技術上(shang)(shang)及使用(yong)的(de)材料(liao)上(shang)(shang)都進(jin)(jin)行了許多(duo)重要的(de)改進(jin)(jin),并(bing)逐步地解決(jue)了新工(gong)(gong)藝(yi)(yi)用(yong)于工(gong)(gong)業生產時的(de)許多(duo)實際操作問題,創造并(bing)進(jin)(jin)一步完(wan)善了鋼擠壓(ya)的(de)新工(gong)(gong)藝(yi)(yi)。
1941年,“玻(bo)璃潤滑劑高速擠壓法”專利許可證頒發給塞菲拉克(Cefilac)公司(原金屬拉拔與軋制工廠)的技術經理J.賽茹爾內(J.Sejournet),并且很快被美國、英國、西班牙、奧地利、日本、瑞典等30多個國家購買。
到(dao)了20世紀50年(nian)(nian)代初(chu)期,由于(yu)相(xiang)關科學技術的(de)(de)(de)進步(bu),尤其是材料(liao)科學和(he)(he)無氧化加熱技術的(de)(de)(de)發展,鋼擠壓的(de)(de)(de)工藝和(he)(he)設備得到(dao)進一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)完善(shan)和(he)(he)提(ti)高。1951年(nian)(nian)底,世界上第一(yi)個采(cai)用(yong)“玻璃潤滑(hua)劑(ji)高速擠壓法”生產不(bu)(bu)(bu)銹鋼管的(de)(de)(de)工業性(xing)生產車間在美國(guo)的(de)(de)(de)Babcock&Wilcox公(gong)司建成投(tou)產。此(ci)后(hou)十來年(nian)(nian)間,國(guo)外的(de)(de)(de)幾乎所有(you)的(de)(de)(de)生產不(bu)(bu)(bu)銹鋼管的(de)(de)(de)大公(gong)司,都逐漸以擠壓工藝來取代了其他的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼管生產方法,包(bao)括普遍采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)二輥斜(xie)軋穿孔工藝。
目前(qian),在(zai)國(guo)外使用的(de)(de)玻(bo)璃潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji),已經(jing)(jing)實現了專(zhuan)門化(hua)、系列化(hua)和多元(yuan)化(hua)。人們還在(zai)不斷(duan)地尋(xun)找高效、經(jing)(jing)濟和取(qu)材方(fang)便的(de)(de)玻(bo)璃潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)新(xin)品(pin)種,以適(shi)應熱(re)壓法的(de)(de)發展(zhan)對(dui)玻(bo)璃潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)所提(ti)出的(de)(de)高效率、多品(pin)種和高質量的(de)(de)要求。
表4-1 為美國 Amerex 擠壓不銹鋼管(guan)公司推(tui)薦使用的玻璃(li)潤滑劑(ji)系(xi)列,表 4-2 為美國 Amerex 公司使用玻璃(li)潤滑劑(ji)成分及性(xing)能(neng)。