不銹鋼管擠壓模(mo)(mo)是(shi)擠壓工模(mo)(mo)具中(zhong)最(zui)易(yi)損壞的(de)(de)(de)模(mo)(mo)具。只(zhi)有(you)在具有(you)擠壓模(mo)(mo)的(de)(de)(de)使(shi)用過程中(zhong)所承受的(de)(de)(de)負(fu)荷和溫度變化方面的(de)(de)(de)數據的(de)(de)(de)條件下，才能有(you)充分(fen)的(de)(de)(de)根(gen)據來選(xuan)擇制(zhi)造擠壓模(mo)(mo)的(de)(de)(de)材料。
早在20世紀60年代末，德國的礦業研究院和格勒迪茨鋼廠，俄國的巴爾金中央黑色冶金科學研究院，全蘇不(bu)銹鋼管科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼管廠(chang)，以及捷克斯洛伐克的黑色冶金科學研究院和切爾可夫冶金廠共同進行了這方面的試驗研究工作。
為了(le)確定擠壓(ya)模(mo)截面(mian)上各點(dian)（圖7-41)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)，采用帶(dai)有熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)分(fen)塊(kuai)結構的(de)(de)(de)(de)模(mo)子，帶(dai)有直徑(jing)為0.3~0.5mm導(dao)線的(de)(de)(de)(de)Cr-Al熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)安放在(zai)模(mo)子壓(ya)縮錐(zhui)的(de)(de)(de)(de)起(qi)點(dian)和(he)中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓錐(zhui)到(dao)定徑(jing)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)過渡處(chu)（點(dian)3)和(he)模(mo)壁(bi)內(nei)（點(dian)4).在(zai)點(dian)1~3的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)的(de)(de)(de)(de)端點(dian)安置在(zai)距離模(mo)子表(biao)面(mian)深度(du)1.5mm處(chu)。焊(han)接好(hao)已接上導(dao)線的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)，用由氧化鋁和(he)水玻璃的(de)(de)(de)(de)混合物制成的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)物質(zhi)填(tian)滿熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)槽(cao)。然后把兩塊(kuai)半模(mo)焊(han)接起(qi)來。
為了校準熱電偶，把(ba)裝配好的模(mo)子放在(zai)(zai)有(you)固定溫(wen)度(du)的恒溫(wen)器中(zhong)。熱電偶測出數(shu)值的記錄由H-700示波器完成(cheng)，在(zai)(zai)記錄溫(wen)度(du)的同時還記錄了擠壓力。
在擠壓CT3和06Cr18Ni11Ti鋼坯料時，坯料在有保護氣氛的爐子中加熱到1180~1200℃,擠壓筒的直徑為80mm、120mm,擠壓比為4、7.1、16。
個別測量擠壓(ya)模溫度(du)的(de)試驗是在擠壓(ya)鉬合(he)金(jin)ZrMo-2A時進行的(de)。鉬合(he)金(jin)擠壓(ya)時，采用(yong)石墨墊進行無壓(ya)余擠壓(ya)。
研(yan)究了擠壓(ya)模(mo)受熱程度(du)與所用玻璃(li)潤滑劑的(de)黏(nian)度(du)、延伸系(xi)(xi)數(shu)、擠壓(ya)速度(du)和(he)其他參數(shu)之間的(de)關(guan)系(xi)(xi)。擠壓(ya)時擠壓(ya)模(mo)的(de)受熱情況示于圖7-41.
在(zai)(zai)采(cai)用玻璃潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)擠壓(ya)(ya)(ya)不銹鋼坯料的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下，擠壓(ya)(ya)(ya)模的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)(shou)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)一般情況示于圖7-41,由(you)圖可知：（1)擠壓(ya)(ya)(ya)之前擠壓(ya)(ya)(ya)模上存在(zai)(zai)著體積上不均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)場，這是(shi)在(zai)(zai)冷模子(zi)(zi)(zi)與被(bei)加熱(re)(re)(re)到(dao)350℃的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)筒接觸之后(hou)建立的(de)(de)(de)(de)(de)。這時，模子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大受(shou)(shou)(shou)熱(re)(re)(re)（約(yue)280℃)發生在(zai)(zai)模子(zi)(zi)(zi)同擠壓(ya)(ya)(ya)筒直接接觸的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)位（點(dian)1),而(er)最(zui)小受(shou)(shou)(shou)熱(re)(re)(re)發生在(zai)(zai)模子(zi)(zi)(zi)內部(bu)(bu)（點(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)(ya)過程中，來自(zi)變形坯料的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)作(zuo)用到(dao)模子(zi)(zi)(zi)上，此(ci)熱(re)(re)(re)流(liu)經過潤(run)(run)滑(hua)墊發生作(zuo)用，而(er)潤(run)(run)滑(hua)墊的(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)從點(dian)1到(dao)點(dian)3逐漸(jian)減(jian)小。因(yin)此(ci)，模子(zi)(zi)(zi)工作(zuo)圓錐表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)(shou)熱(re)(re)(re)是(shi)不均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)。最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)增(zeng)加ΔT發生在(zai)(zai)圓錐部(bu)(bu)位到(dao)定徑帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)過渡處(chu)(chu)（點(dian)3),此(ci)處(chu)(chu)潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)層(ceng)最(zui)薄。在(zai)(zai)表面(mian)層(ceng)，該(gai)區(qu)(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)增(zeng)加到(dao)300℃,而(er)在(zai)(zai)深(shen)度(du)1.5mm處(chu)(chu)T3為200℃.在(zai)(zai)點(dian)1和(he)點(dian)2處(chu)(chu)，ΔT的(de)(de)(de)(de)(de)數值不超(chao)過20~30℃.因(yin)此(ci)，模子(zi)(zi)(zi)上最(zui)大受(shou)(shou)(shou)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)是(shi)區(qu)(qu)域3,該(gai)處(chu)(chu)表面(mian)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)達500℃,在(zai)(zai)深(shen)度(du)1.5mm的(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)面(mian)平均(jun)溫(wen)度(du)為400℃.
試(shi)驗時，采用以下(xia)材料制作擠壓模具：GW工具鋼(gang)、鎳基和難(nan)熔金屬為基的(de)(de)耐熱(re)合金。這些材料的(de)(de)強(qiang)度(du)極限σ,和溫度(du)的(de)(de)關系示于圖7-42.從圖中可以看(kan)出，熱(re)穩定(ding)性最好的(de)(de)工具鋼(gang)3Cr2W8V可以應用在(zai)不超(chao)過(guo)(guo)600℃的(de)(de)受熱(re)溫度(du)下(xia)，超(chao)過(guo)(guo)該溫度(du)將引起此鋼(gang)強(qiang)度(du)極限的(de)(de)急劇下(xia)降。
鎳基耐熱(re)合金在800℃下(xia)可(ke)以保持足夠高(gao)的(de)強度。在加熱(re)到900℃時，這類(lei)合金還可(ke)以在不超過(guo)600MPa的(de)載荷下(xia)工作。
鉬基高(gao)溫(wen)合(he)金表現出強度性能在很寬的溫度范圍內的穩定性，但其強度水平明顯地低于鎳基高溫合金。只有在1000℃以上的溫度時，鉬合金才具有比Ni-monic 合金更高的強度，但其應用受到擠壓時單位壓力不應當超過400MPa的限制。
為(wei)了(le)(le)確(que)定圖7-41試(shi)驗(yan)(yan)材料的(de)耐磨(mo)性，將其制作成(cheng)模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)進行試(shi)驗(yan)(yan)。模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)由鉬合(he)(he)金ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫合(he)(he)金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工(gong)具鋼3Cr2W8V制成(cheng)。另(ling)外還試(shi)驗(yan)(yan)了(le)(le)硬(ying)質合(he)(he)金WCo25B模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)。套環(huan)(huan)(huan)由3Cr2W8V 鋼制成(cheng)并經熱(re)處(chu)理(li)，HRC=42~44.各種材料的(de)模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)的(de)硬(ying)度(du)列于表7-7中。
模(mo)(mo)(mo)環(huan)以0.08~0.10mm的(de)過盈量(liang)被壓(ya)(ya)入套環(huan)中。以模(mo)(mo)(mo)孔直徑(jing)的(de)變化作(zuo)為評定模(mo)(mo)(mo)子磨損的(de)標準(zhun)。采用(yong)最(zui)佳(jia)成分的(de)潤滑(hua)劑在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)不銹(xiu)鋼坯(pi)料的(de)條件下(xia)進(jin)行(xing)試(shi)驗。為了研究模(mo)(mo)(mo)環(huan)在(zai)(zai)更加嚴酷(ku)的(de)工(gong)作(zuo)條件下(xia)工(gong)作(zuo)的(de)情(qing)況(kuang)，進(jin)行(xing)了無潤滑(hua)劑擠壓(ya)(ya)試(shi)驗。此時(shi)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子點3部位的(de)受熱溫度達到(dao)800~900℃.組合模(mo)(mo)(mo)的(de)試(shi)驗表明，在(zai)(zai)第一批材(cai)料擠壓(ya)(ya)后，鉬合金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)過盈量(liang)減(jian)少，并(bing)發(fa)現模(mo)(mo)(mo)孔直徑(jing)略有(you)減(jian)小；但在(zai)(zai)以后的(de)數次擠壓(ya)(ya)后，模(mo)(mo)(mo)孔沒有(you)發(fa)生變化，模(mo)(mo)(mo)環(huan)出(chu)現破裂(lie)，而模(mo)(mo)(mo)環(huan)裂(lie)紋的(de)存在(zai)(zai)卻沒有(you)影(ying)響其工(gong)作(zuo)能力(li)。
高溫合(he)金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生(sheng)了(le)帶(dai)有(you)相(xiang)應的模孔直徑不大地減小。但此過程沒有(you)伴隨模環(huan)裂紋的形成。
硬(ying)質(zhi)合金模環（WCo25B)工作過程中并(bing)不會(hui)減小直徑，相應地，尺(chi)寸也不會(hui)改變，但經第一(yi)次擠壓(ya)后，模環表面會(hui)產(chan)生網狀(zhuang)裂(lie)紋。
鉬合(he)金模環由于減(jian)徑(jing)引起的直徑(jing)最(zui)大減(jian)小值為(wei)0.25mm,而鎳合(he)金為(wei)0.1mm.在隨后(hou)的3~5次擠(ji)壓時（用潤滑劑），鎳合(he)金模環孔(kong)徑(jing)停(ting)止減(jian)小，而鉬合(he)金模環仍有減(jian)徑(jing)，直至(zhi)10次擠(ji)壓后(hou)才(cai)停(ting)止。
為(wei)了(le)更加廣泛地試驗鎳基(ji)高(gao)溫(wen)合(he)金模環的(de)耐磨(mo)性(xing)，在(zai)(zai)巴爾(er)金中央黑色冶金科學研究院進行的(de)雙金屬(shu)型材的(de)半工(gong)業性(xing)生產中，采用帶有CrNi56WMoCoAl合(he)金模環，經(jing)受100次以上(shang)的(de)擠壓(ya)而無明(ming)顯的(de)磨(mo)損。KSi6CoP合(he)金模環用于擠壓(ya)高(gao)溫(wen)合(he)金Эи929試驗表明(ming)，模環在(zai)(zai)擠壓(ya)70次以后，實際上(shang)模孔(kong)尺寸沒有改變(bian)。
在(zai)(zai)擠壓難熔合金坯料時，采用鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和(he)陶(tao)瓷CrSi22模環(huan)。為了防止(zhi)模環(huan)減徑(jing)，模環(huan)要在(zai)(zai)低于再結晶溫度下進行(xing)預變形。
帶(dai)有(you)以(yi)上材料(liao)模(mo)(mo)(mo)(mo)環的(de)(de)組(zu)合模(mo)(mo)(mo)(mo)在擠(ji)(ji)壓鉬(mu)和鎢(wu)坯(pi)料(liao)時，加(jia)熱溫度(du)為1300℃.ZrMo-2A合金模(mo)(mo)(mo)(mo)環在第一次擠(ji)(ji)壓后，直徑增(zeng)加(jia)了(le)0.8~1.0mm,當擠(ji)(ji)壓溫度(du)提高(gao)到1500~1600℃時，模(mo)(mo)(mo)(mo)環孔徑增(zeng)加(jia)達(da)2.0mm,即(ji)發(fa)生了(le)強烈的(de)(de)熱磨損(sun)。帶(dai)ZrMo-5合金模(mo)(mo)(mo)(mo)環的(de)(de)組(zu)合模(mo)(mo)(mo)(mo)顯示(shi)出比較高(gao)的(de)(de)耐(nai)磨性，被用于擠(ji)(ji)壓加(jia)熱到1400℃的(de)(de)鎢(wu)坯(pi)料(liao)，經5次擠(ji)(ji)壓后，模(mo)(mo)(mo)(mo)環的(de)(de)磨損(sun)為0.1mm.
ZrMoW-70合金模環用于擠(ji)壓(ya)鉬合金坯料(liao)時(shi)，加熱(re)溫度為(wei)1300℃,發生的模徑減徑量在(zai)擠(ji)壓(ya)3次后(hou)為(wei)1.1mm.
擠壓(ya)(ya)(ya)難熔合(he)金時(shi)，加(jia)熱(re)溫度為1300~1700℃,采用(yong)(yong)裝有22CrSi陶(tao)瓷材料(liao)模(mo)(mo)環(huan)的(de)組(zu)合(he)模(mo)(mo)，絕對不會產生(sheng)模(mo)(mo)孔尺寸(cun)的(de)改變。但此種材料(liao)模(mo)(mo)環(huan)的(de)機械強度不高，經(jing)常在擠壓(ya)(ya)(ya)周期結束時(shi)，由于橫梁和(he)擠壓(ya)(ya)(ya)筒的(de)碰(peng)撞震動(dong)而(er)破壞，或當采用(yong)(yong)石墨墊進行無壓(ya)(ya)(ya)余擠壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，在金屬從模(mo)(mo)孔擠出的(de)瞬間，模(mo)(mo)環(huan)即發生(sheng)破壞。表7-8為擠壓(ya)(ya)(ya)難熔金屬坯料(liao)時(shi)模(mo)(mo)環(huan)的(de)使用(yong)(yong)壽命(ming)試驗結果。
