不銹鋼管(guan)擠(ji)(ji)壓時(shi),擠(ji)(ji)壓墊置(zhi)于坯(pi)料(liao)和(he)擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)之間,起著保護擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)的作用,使擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)不與高(gao)溫坯(pi)料(liao)直接接觸,以免擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)受到高(gao)溫坯(pi)料(liao)的熱(re)影響。并且,擠(ji)(ji)壓墊和(he)擠(ji)(ji)壓筒及擠(ji)(ji)壓芯棒之間的精確配合(he),減(jian)輕(qing)了擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)前進時(shi)的摩擦力(li)和(he)磨損,同時(shi)也防(fang)止了金屬黏結在擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)上,使擠(ji)(ji)壓墊和(he)壓余的分(fen)離更加容(rong)易進行。
在不(bu)銹鋼管擠壓過程中,擠壓墊承受高的壓縮應力,受到強烈的熱作用,使擠壓墊的工作溫度達到600~800℃.
當擠壓墊在擠壓筒中移動時,擠壓墊的側表面由于滑動的結果而發生摩擦,擠壓墊的前端面和側表面的邊緣受到最強烈的高溫加熱。在擠壓的結束階段,擠壓墊側面的尖銳邊緣磨損特別明顯,并且,在擠壓墊的前端面也發生磨損。當擠壓墊側面尖銳邊緣發生變形,不銹鋼管進入擠壓筒和擠壓墊的間隙中,楔住擠壓墊,擠壓墊再向擠壓金屬的變形區移動并陷入金屬變形錐“死區”內時,將進一步加劇擠壓墊邊緣的損壞。因此,一般都將擠壓墊的邊緣做成帶有一定曲率半徑的圓弧形狀。而擠壓墊前端平面的磨損,一般與坯料金屬外層沿擠壓墊從邊緣向中心的流動的溫度和速度條件有關。
1. 擠壓墊的種類和結(jie)構形式
擠壓(ya)(ya)墊的(de)結構主要有(you)(you)在擠壓(ya)(ya)實心型材時用的(de)整體型擠壓(ya)(ya)墊和在擠壓(ya)(ya)鋼管(guan)及空心型材時用的(de)帶有(you)(you)芯棒孔的(de)擠壓(ya)(ya)墊兩(liang)種。
另外,擠壓(ya)墊按其在(zai)擠壓(ya)時和擠壓(ya)桿的(de)(de)連接(jie)形式(shi)又有與擠壓(ya)桿牢(lao)固連接(jie)和沒有連接(jie)呈自由狀態的(de)(de)擠壓(ya)墊兩(liang)種(zhong)。
借(jie)助于連接螺(luo)紋(wen)和(he)擠壓桿牢(lao)固連接的擠壓墊(dian),通常用于小型(xing)擠壓機(ji)(ji)或(huo)立式機(ji)(ji)械擠壓機(ji)(ji)上。這(zhe)種擠壓墊(dian)也稱為桿頭,可連續使用直至磨損(sun)或(huo)破壞。
和(he)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿沒有任何固定連接,完全呈自由狀態的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊,在(zai)現代大型臥式擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上一般都采(cai)用(yong)(yong)這種類型的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊。而(er)且使用(yong)(yong)時往往采(cai)用(yong)(yong)由5~8個擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊組成一組的(de)套墊輪流(liu)使用(yong)(yong)。這樣(yang),在(zai)使用(yong)(yong)過程中可以通(tong)過空(kong)氣或水浴進行(xing)冷(leng)卻,使擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊的(de)工作溫(wen)度(du)保(bao)持在(zai)150~200℃.提高了擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊的(de)使用(yong)(yong)壽命。
按(an)照擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang),可分為(wei)平墊(dian)(dian)(dian)、錐(zhui)形(xing)(xing)(xing)墊(dian)(dian)(dian)、凹形(xing)(xing)(xing)墊(dian)(dian)(dian)和帶溝槽(cao)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)等五種結(jie)構形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang),如圖7-45和圖7-46所示。圖7-46所示為(wei)一般臥(wo)式(shi)管型材擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機采用(yong)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)結(jie)構形(xing)(xing)(xing)式(shi)。為(wei)了(le)減小(xiao)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)與擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內襯之間的(de)(de)(de)(de)接觸表面(mian),采用(yong)帶溝槽(cao)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(圖7-46(b)、圖7-46(c)、圖7-46(d));為(wei)了(le)減小(xiao)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)余料(liao)的(de)(de)(de)(de)厚度,將擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)前(qian)端(duan)(duan)面(mian)做(zuo)成具有與擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)相(xiang)適應的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(圖7-46(c)、圖7-46(d))的(de)(de)(de)(de)錐(zhui)形(xing)(xing)(xing)墊(dian)(dian)(dian);在要求實現(xian)沒(mei)有擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)縮尾的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下,采用(yong)帶有凸形(xing)(xing)(xing)端(duan)(duan)面(mian)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(圖7-46(b)、圖7-46(e));為(wei)了(le)防(fang)止在切壓(ya)(ya)(ya)余前(qian),擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)和壓(ya)(ya)(ya)余過早分離,采用(yong)圓周刻槽(cao)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)(圖7-45(b)).


帶(dai)(dai)有(you)溝(gou)槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)除了避免高(gao)溫坯料對(dui)(dui)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)的(de)(de)熱(re)作用,以及與擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒、擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)芯棒的(de)(de)緊密配(pei)合,降低了擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)對(dui)(dui)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒內壁的(de)(de)摩擦力,減小了擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)的(de)(de)磨(mo)損,并防止(zhi)壓(ya)余黏在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)上(shang)之外,更主要的(de)(de)是在自(zi)動(dong)化控制的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機上(shang),防止(zhi)壓(ya)余和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)過(guo)(guo)早地自(zi)動(dong)分(fen)離(li),而使擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)結束后壓(ya)余緊貼在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)座上(shang),導致(zhi)當擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒回程(cheng)50m時,無法帶(dai)(dai)離(li)壓(ya)余并為壓(ya)余的(de)(de)鋸切留出下(xia)鋸的(de)(de)空間,而影響(xiang)到擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機自(zi)動(dong)化操作的(de)(de)連(lian)續(xu)進行。采用帶(dai)(dai)溝(gou)槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian),能有(you)效地防止(zhi)壓(ya)余和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)的(de)(de)過(guo)(guo)早分(fen)離(li)。
在設計帶溝槽(cao)的擠(ji)壓墊時,溝槽(cao)的深度和(he)個數應適(shi)當(dang)。溝槽(cao)的個數太(tai)(tai)多和(he)深度太(tai)(tai)深,都會導(dao)致壓余(yu)和(he)擠(ji)壓墊的分離困難;而溝槽(cao)的數量太(tai)(tai)少(shao),或深度太(tai)(tai)淺,則無法達到(dao)應有的效果。
2. 擠(ji)壓墊的設計(ji)
擠(ji)壓墊(dian)的(de)主要工(gong)藝尺寸是其工(gong)作直(zhi)徑(jing)和(he)高度。擠(ji)壓墊(dian)的(de)工(gong)作直(zhi)徑(jing)d,取擠(ji)壓筒內(nei)襯的(de)直(zhi)徑(jing)Dk減(jian)去工(gong)藝間(jian)隙(xi)a之(zhi)差值,即: d=Dk-a
a 的大小取決于Dk和擠壓金屬的σt,可以在0.10~2.00mm之間變化。
擠壓墊的高度(du)h為: h≤d
在(zai)設計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)時(shi),方法(fa)同擠(ji)壓(ya)桿壓(ya)縮端面的(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)。允許的(de)(de)單位壓(ya)應力是相應熱強度鋼的(de)(de)屈服極限或其強度極限的(de)(de)0.90~0.95倍,對于有(you)大(da)孔的(de)(de)大(da)型擠(ji)壓(ya)墊,計(ji)(ji)算(suan)(suan)時(shi)同時(shi)要考慮薄片的(de)(de)公式進行(xing)彎曲強度校核。
根據(ju)經驗,擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)的尺(chi)寸可根據(ju)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)和芯棒(bang)來決(jue)定。擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)和擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)之(zhi)間(jian)(jian)的間(jian)(jian)隙取(qu)0.5~1.5mm;擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)和芯棒(bang)之(zhi)間(jian)(jian)的間(jian)(jian)隙取(qu)0.5~2.0mm,盡可能取(qu)小值,這(zhe)是保證鋼管壁厚均勻(yun)的措施之(zhi)一(yi),但間(jian)(jian)隙太小或配合(he)不當,會(hui)引起“卡墊(dian)(dian)(dian)”現象;擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)的厚度(du)一(yi)般取(qu)50~120mm,約為擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)直徑(jing)的三分之(zhi)一(yi);擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)兩端平面必須平行;擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)應耐磨,硬度(du)HRC為48~52.擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)直徑(jing)與坯料直徑(jing),擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)直徑(jing)之(zhi)間(jian)(jian)的關系見表7-9.

3. 擠(ji)壓墊的使用壽命
在現代(dai)臥(wo)式管型材擠壓(ya)機(ji)上,采用熱模鋼(如(ru)3Cr2W8V或4CrW2Si)制作的(de)擠壓(ya)墊的(de)使用壽(shou)命:
當擠壓碳素(su)鋼(gang)管(guan)時約為(wei)500~600次/只,擠壓不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)時為(wei)150~200次/只。
a. 擠壓墊制造時(shi)的機加工(gong)公差(cha)
擠壓墊(dian)制(zhi)造時(shi)(shi)的機加工公(gong)(gong)(gong)差(cha)(cha):外徑(jing)(jing)公(gong)(gong)(gong)差(cha)(cha)為±0.3mm;當d=40~100mm時(shi)(shi)內徑(jing)(jing)公(gong)(gong)(gong)差(cha)(cha)為+0.2mm,當d>101mm時(shi)(shi)內徑(jing)(jing)公(gong)(gong)(gong)差(cha)(cha)為+0.3mm;厚度(du)公(gong)(gong)(gong)差(cha)(cha)為±0.1mm.
b. 擠壓(ya)墊的損(sun)壞(huai)形式(shi)
擠(ji)(ji)壓墊的(de)(de)使用壽命(ming)與(yu)擠(ji)(ji)壓墊的(de)(de)材料、擠(ji)(ji)壓坯料的(de)(de)性(xing)能和擠(ji)(ji)壓工藝參數有關,一般為50~300次/只。
擠(ji)壓(ya)(ya)過(guo)(guo)程(cheng)中,擠(ji)壓(ya)(ya)墊一直(zhi)處在高溫高壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)條件下工作。擠(ji)壓(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)前(qian)錐形(xing)(xing)(xing)端面長時(shi)間地與高溫坯料接(jie)觸,導致其機械強度(du)喪失。同時(shi)受(shou)到坯料端面變(bian)形(xing)(xing)(xing)金屬(shu)向中心(xin)流動(dong)時(shi)的(de)(de)(de)強烈(lie)沖刷(shua),引起(qi)擠(ji)壓(ya)(ya)墊棱緣(yuan)的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)(xing)和黏結。當擠(ji)壓(ya)(ya)將近結束時(shi),擠(ji)壓(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)(xing)區(qu)移動(dong)至陷入變(bian)形(xing)(xing)(xing)錐的(de)(de)(de)“死區(qu)”內(nei),進一步加劇了(le)邊緣(yuan)的(de)(de)(de)損壞(huai)。同時(shi),擠(ji)壓(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)邊緣(yuan)金屬(shu)逐漸向變(bian)形(xing)(xing)(xing)區(qu)的(de)(de)(de)塑性金屬(shu)的(de)(de)(de)旁邊彎曲(qu)。當擠(ji)壓(ya)(ya)墊熱處理(li)后的(de)(de)(de)硬度(du)過(guo)(guo)高或遭(zao)受(shou)不均勻的(de)(de)(de)急冷(leng)時(shi),會引起(qi)擠(ji)壓(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)開(kai)裂。
圖(tu)7-47所(suo)示(shi)為臥式鋼管型材擠(ji)壓(ya)(ya)機的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)墊。圖(tu)7-48所(suo)示(shi)為擠(ji)壓(ya)(ya)時擠(ji)壓(ya)(ya)墊形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)改變狀(zhuang)況。擠(ji)壓(ya)(ya)墊工(gong)作溫度最高(gao)的(de)(de)錐形(xing)頂部是裂紋的(de)(de)起源,經多次使用后,裂紋發(fa)展形(xing)成深溝。而擠(ji)壓(ya)(ya)金屬的(de)(de)摩擦磨損,則以徑向劃道和粗糙性形(xing)式留下(xia)痕跡。此(ci)外(wai),在軸向擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)作用下(xia),擠(ji)壓(ya)(ya)墊被壓(ya)(ya)縮(suo),尺寸減小(xiao)。

圖(tu)7-49所(suo)示(shi)為擠(ji)壓墊(dian)錐形表面的磨(mo)損和開裂(lie)情況。從圖(tu)7-49可以看出,擠(ji)壓墊(dian)工(gong)作最高的錐形頂部是裂(lie)紋(wen)(wen)的起源,擠(ji)壓墊(dian)經多次使用后裂(lie)紋(wen)(wen)發展形成深(shen)溝,而擠(ji)壓金屬(shu)的摩擦和磨(mo)損則以劃道和粗紋(wen)(wen)形式留下痕(hen)跡(ji)。此外,在軸向(xiang)擠(ji)壓力的作用下,擠(ji)壓墊(dian)被壓縮和尺寸(cun)變小。

擠壓墊(dian)的(de)(de)邊緣倒成圓角,有(you)利(li)于(yu)提高(gao)擠壓墊(dian)的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命。5~6個(ge)(或更多個(ge))擠壓墊(dian)輪(lun)流使(shi)用,使(shi)其在(zai)每次(ci)工作后能(neng)得到充分的(de)(de)冷(leng)卻,也(ye)有(you)利(li)于(yu)擠壓墊(dian)壽(shou)命的(de)(de)提高(gao)。
對于非(fei)開裂性損(sun)壞的擠壓(ya)墊可以采用焊條焊接的方法進行修(xiu)補。

