擠壓法可以生產各種各樣的不銹(xiu)鋼管產品,擠壓鋼管產品斷面的高精度及其斷面的穩定性,需要大量高壽命和形狀相對穩定的工模具。在設計工模具時,必須先仔細地對全套工模具進行計算。因為,往往由于工模具的結構考慮得不夠周密,以及全套工模具裝配不當,導致工模具過早損壞,從而將大大增加產品的成本。尤其是擠壓不銹鋼管(guan)和高鎳合金的管材和型材時,無論是溫度制度方面,還是在坯料形變時的應力承受方面,擠壓工模具的工況條件都是極其嚴酷的,具體來說:
1. 擠壓(ya)工(gong)模(mo)具不(bu)同的(de)(de)工(gong)況條件對(dui)其材質、熱(re)處理以及結構(gou)形狀都提出了不(bu)同的(de)(de)要求(qiu)。不(bu)銹鋼管擠壓(ya)工(gong)模(mo)具的(de)(de)材質應(ying)能承(cheng)受工(gong)作時在高壓(ya)下溫度的(de)(de)急劇變化,周期性的(de)(de)加熱(re)到高溫,隨后又快速地冷卻和負荷沖擊性下降的(de)(de)工(gong)況條件。
2. 在大(da)多數(shu)情況下(xia),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)程是不平(ping)穩的(de)(de),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工(gong)模(mo)具上的(de)(de)沖(chong)擊(ji)負荷要求制造工(gong)模(mo)具的(de)(de)材料(liao)具有高的(de)(de)沖(chong)擊(ji)韌性,但這與(yu)高硬(ying)度的(de)(de)要求又相矛盾,則(ze)沖(chong)擊(ji)韌性反而會降(jiang)低(di)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工(gong)模(mo)具的(de)(de)壽命。
3. 在擠壓過程中(zhong),工(gong)模具中(zhong)的一些部(bu)件被加熱(re)到700~800℃的溫(wen)度,并在這(zhe)一溫(wen)度下(xia)進行水冷(leng)或氣(qi)冷(leng)。
4. 擠壓(ya)(ya)筒(tong)、芯棒和(he)擠壓(ya)(ya)模的工(gong)況條件(jian)尤其嚴(yan)酷,沿被加熱的擠壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯(chen)的長度上,經(jing)常作用有強(qiang)烈(lie)(lie)的、不均勻的高溫(wen)坯料與內(nei)(nei)襯(chen)擠壓(ya)(ya)筒(tong)壁之間的接觸摩擦力(li),高的徑向壓(ya)(ya)力(li),該徑向壓(ya)(ya)力(li)隨后又沖擊性的下(xia)降。同時,冷空(kong)氣或水通過擠壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯(chen)的孔腔(qiang),使(shi)(shi)擠壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯(chen)受到強(qiang)烈(lie)(lie)地(di)冷卻。在(zai)所有這(zhe)些工(gong)況條件(jian)下(xia),在(zai)擠壓(ya)(ya)筒(tong)的材料中(zhong)產生了熱超應力(li),并且導致金屬材料迅速疲勞,使(shi)(shi)擠壓(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)襯(chen)很快產生破裂或磨損(sun)(sun)而損(sun)(sun)壞。
5. 往往工(gong)作得(de)很好的(de)(de)芯棒,由于不(bu)(bu)良的(de)(de)操(cao)作,在高壓(ya)和坯料(liao)加熱不(bu)(bu)足的(de)(de)情況下進(jin)行擠(ji)壓(ya)而遭到破壞。原因為(wei)坯料(liao)加熱不(bu)(bu)足而導致擠(ji)壓(ya)力急劇上(shang)升。實(shi)際上(shang),這種由于不(bu)(bu)良的(de)(de)操(cao)作而導致擠(ji)壓(ya)工(gong)模具損(sun)壞的(de)(de)現象(xiang)是(shi)可以避免的(de)(de)。
6. 不銹鋼(gang)管擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工模具因(yin)長(chang)時(shi)間(jian)停(ting)留(liu)在(zai)1100℃以上(shang)的(de)高(gao)溫區,而使其(qi)壽命大(da)大(da)降低。因(yin)此,在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工藝和設備設計時(shi),必(bi)須力求縮短(duan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)間(jian),尤其(qi)是(shi)純擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)間(jian),應盡量(liang)控制在(zai)3~4s之內完成。可見對擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)純擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)間(jian)的(de)控制,并不是(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)生產率的(de)需要,而是(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工模具使用壽命的(de)要求。
7. 采(cai)用(yong)含(han)W和(he)Mo元(yuan)素(su)的(de)耐熱(re)(re)鋼(gang)來制造工(gong)模具時,這類鋼(gang)通常是導熱(re)(re)性能比(bi)較差(cha)。因此,在(zai)溫度(du)急劇升高時產生的(de)熱(re)(re)沖擊負荷,可能導致工(gong)模具的(de)破壞。為(wei)此,工(gong)模具在(zai)使用(yong)前的(de)預熱(re)(re)極(ji)為(wei)重(zhong)要。
8. 應了解工模具在使用時的硬度情況,因為工模具不正確的預熱可能導致其脆性破壞。此外,還必須考慮工模具的配置情況、工模具的尺寸以及有時其結構隨著擠壓不銹鋼坯(pi)料的尺寸和產品的尺寸的改變而變化的情況。
由此可見,工模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)材(cai)料的(de)選擇是根據擠壓一(yi)定材(cai)料時的(de)擠壓速度條件(jian)、加熱溫度制(zhi)(zhi)度、坯料金(jin)屬的(de)塑性(xing)、擠壓產品的(de)形狀、潤滑情(qing)況和工模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)被(bei)冷卻(que)的(de)可能性(xing)等(deng)因(yin)素(su)進行的(de)。而制(zhi)(zhi)造工模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)時,正(zheng)確的(de)不銹鋼管機(ji)加工工藝及熱處理制(zhi)(zhi)度對工模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)的(de)使用壽命影(ying)響極大,其工藝制(zhi)(zhi)度的(de)擬訂起著決定性(xing)的(de)作用。
因此,在(zai)設(she)計(ji)不銹鋼管擠壓工(gong)模(mo)具(ju)的形狀、計(ji)算其強度和(he)選擇(ze)其材料(liao)時,必須考慮(lv)到工(gong)模(mo)具(ju)各種不同的工(gong)況條件(jian)。