不銹鋼管(guan)擠(ji)壓模是(shi)擠(ji)壓工模具中最易損壞的(de)模具。只有(you)在具有(you)擠(ji)壓模的(de)使用(yong)過(guo)程中所(suo)承受的(de)負荷和溫度(du)變(bian)化(hua)方面的(de)數(shu)據的(de)條件下，才能有(you)充分的(de)根(gen)據來選(xuan)擇制造(zao)擠(ji)壓模的(de)材(cai)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，全蘇不銹(xiu)鋼管(guan)科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼(gang)管廠，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(wei)了確定擠壓(ya)模(mo)截面(mian)(mian)上各點(dian)（圖7-41)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)，采用帶有熱電(dian)(dian)偶(ou)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)(de)分塊結構的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)子(zi)，帶有直徑(jing)為(wei)0.3~0.5mm導線的(de)(de)(de)(de)(de)Cr-Al熱電(dian)(dian)偶(ou)安放在(zai)模(mo)子(zi)壓(ya)縮錐的(de)(de)(de)(de)(de)起(qi)點(dian)和(he)中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓(yuan)錐到定徑(jing)帶的(de)(de)(de)(de)(de)過渡處（點(dian)3)和(he)模(mo)壁內(nei)（點(dian)4).在(zai)點(dian)1~3的(de)(de)(de)(de)(de)熱電(dian)(dian)偶(ou)的(de)(de)(de)(de)(de)端點(dian)安置在(zai)距離模(mo)子(zi)表面(mian)(mian)深度(du)(du)1.5mm處。焊接好已接上導線的(de)(de)(de)(de)(de)熱電(dian)(dian)偶(ou)，用由氧化鋁和(he)水玻璃(li)的(de)(de)(de)(de)(de)混合物(wu)制(zhi)成的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)物(wu)質填(tian)滿熱電(dian)(dian)偶(ou)槽(cao)。然后把(ba)兩塊半模(mo)焊接起(qi)來。
為(wei)了校(xiao)準熱(re)電偶(ou)，把裝配好的模子放在有固(gu)定溫(wen)(wen)度(du)的恒溫(wen)(wen)器中。熱(re)電偶(ou)測(ce)出(chu)數值的記錄(lu)由H-700示波器完成，在記錄(lu)溫(wen)(wen)度(du)的同時還(huan)記錄(lu)了擠壓力(li)。
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(ge)別(bie)測量擠(ji)壓模溫度的試驗是在擠(ji)壓鉬合(he)金ZrMo-2A時(shi)進行的。鉬合(he)金擠(ji)壓時(shi)，采用石墨墊進行無壓余擠(ji)壓。
研(yan)究了(le)擠壓(ya)模受熱程度(du)與所用玻璃潤(run)滑劑的(de)黏(nian)度(du)、延伸系數、擠壓(ya)速度(du)和其(qi)他參(can)數之間的(de)關系。擠壓(ya)時(shi)擠壓(ya)模的(de)受熱情(qing)況示(shi)于圖7-41.
在(zai)(zai)(zai)(zai)采(cai)用(yong)玻璃潤(run)滑(hua)劑(ji)擠(ji)壓(ya)不(bu)銹(xiu)鋼坯料的(de)(de)(de)(de)條件下，擠(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)的(de)(de)(de)(de)一般(ban)情(qing)況示于圖7-41,由圖可知：（1)擠(ji)壓(ya)之前(qian)擠(ji)壓(ya)模(mo)上(shang)(shang)存在(zai)(zai)(zai)(zai)著體(ti)積上(shang)(shang)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)熱(re)場，這(zhe)是在(zai)(zai)(zai)(zai)冷模(mo)子(zi)與被(bei)加熱(re)到(dao)350℃的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)筒接(jie)觸(chu)(chu)之后(hou)建立的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)時，模(mo)子(zi)的(de)(de)(de)(de)最(zui)大受(shou)熱(re)（約280℃)發(fa)生在(zai)(zai)(zai)(zai)模(mo)子(zi)同(tong)擠(ji)壓(ya)筒直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)部(bu)位（點(dian)(dian)1),而(er)最(zui)小(xiao)受(shou)熱(re)發(fa)生在(zai)(zai)(zai)(zai)模(mo)子(zi)內(nei)部(bu)（點(dian)(dian)4).(2)在(zai)(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)過(guo)程中，來自變形坯料的(de)(de)(de)(de)流作用(yong)到(dao)模(mo)子(zi)上(shang)(shang)，此(ci)熱(re)流經過(guo)潤(run)滑(hua)墊發(fa)生作用(yong)，而(er)潤(run)滑(hua)墊的(de)(de)(de)(de)厚度從(cong)點(dian)(dian)1到(dao)點(dian)(dian)3逐漸減(jian)小(xiao)。因(yin)此(ci)，模(mo)子(zi)工(gong)作圓(yuan)錐(zhui)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)是不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)。最(zui)大的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度增(zeng)加ΔT發(fa)生在(zai)(zai)(zai)(zai)圓(yuan)錐(zhui)部(bu)位到(dao)定徑帶的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡處(chu)（點(dian)(dian)3),此(ci)處(chu)潤(run)滑(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)最(zui)薄(bo)。在(zai)(zai)(zai)(zai)表面(mian)層(ceng)(ceng)，該區(qu)域(yu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度增(zeng)加到(dao)300℃,而(er)在(zai)(zai)(zai)(zai)深(shen)度1.5mm處(chu)T3為200℃.在(zai)(zai)(zai)(zai)點(dian)(dian)1和點(dian)(dian)2處(chu)，ΔT的(de)(de)(de)(de)數值(zhi)不(bu)超過(guo)20~30℃.因(yin)此(ci)，模(mo)子(zi)上(shang)(shang)最(zui)大受(shou)熱(re)處(chu)是區(qu)域(yu)3,該處(chu)表面(mian)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度達500℃,在(zai)(zai)(zai)(zai)深(shen)度1.5mm的(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)面(mian)平均(jun)溫(wen)(wen)度為400℃.
試驗(yan)時(shi)，采用以(yi)下(xia)材(cai)料制作(zuo)擠壓模具：GW工具鋼(gang)、鎳(nie)基和難熔金屬(shu)為基的(de)(de)耐熱(re)合金。這些(xie)材(cai)料的(de)(de)強(qiang)度(du)極(ji)限(xian)σ,和溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)關系示于圖7-42.從圖中可以(yi)看出，熱(re)穩定性最好的(de)(de)工具鋼(gang)3Cr2W8V可以(yi)應(ying)用在不超過600℃的(de)(de)受熱(re)溫(wen)(wen)度(du)下(xia)，超過該(gai)溫(wen)(wen)度(du)將引(yin)起此鋼(gang)強(qiang)度(du)極(ji)限(xian)的(de)(de)急劇下(xia)降。
鎳基(ji)耐熱合(he)金在800℃下(xia)可以(yi)保(bao)持足(zu)夠高的強度。在加熱到900℃時，這類合(he)金還可以(yi)在不超過600MPa的載荷下(xia)工(gong)作(zuo)。
鉬基高溫合金(jin)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。
為了(le)確定圖7-41試(shi)(shi)驗(yan)材料(liao)的耐(nai)磨性，將其制作(zuo)成(cheng)模(mo)環(huan)進行試(shi)(shi)驗(yan)。模(mo)環(huan)由鉬合金ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫合金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及(ji)工具鋼3Cr2W8V制成(cheng)。另外還(huan)試(shi)(shi)驗(yan)了(le)硬質合金WCo25B模(mo)環(huan)。套環(huan)由3Cr2W8V 鋼制成(cheng)并經熱處理，HRC=42~44.各種材料(liao)的模(mo)環(huan)的硬度列(lie)于表7-7中。
模(mo)環(huan)(huan)以(yi)(yi)0.08~0.10mm的(de)過盈(ying)量被壓(ya)入套環(huan)(huan)中(zhong)。以(yi)(yi)模(mo)孔(kong)直徑的(de)變(bian)化作為(wei)評定模(mo)子(zi)磨損的(de)標準。采(cai)用最(zui)佳成分的(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)在(zai)(zai)擠壓(ya)不銹鋼(gang)坯料的(de)條(tiao)(tiao)件下進行試(shi)驗。為(wei)了(le)研究模(mo)環(huan)(huan)在(zai)(zai)更加嚴酷(ku)的(de)工(gong)作條(tiao)(tiao)件下工(gong)作的(de)情況，進行了(le)無(wu)潤(run)滑(hua)劑(ji)擠壓(ya)試(shi)驗。此時在(zai)(zai)模(mo)子(zi)點3部位(wei)的(de)受熱溫(wen)度達到800~900℃.組(zu)合(he)模(mo)的(de)試(shi)驗表明，在(zai)(zai)第一批材料擠壓(ya)后(hou)，鉬合(he)金模(mo)環(huan)(huan)的(de)過盈(ying)量減少，并發現模(mo)孔(kong)直徑略(lve)有(you)減小；但在(zai)(zai)以(yi)(yi)后(hou)的(de)數次擠壓(ya)后(hou)，模(mo)孔(kong)沒(mei)有(you)發生變(bian)化，模(mo)環(huan)(huan)出現破裂，而模(mo)環(huan)(huan)裂紋的(de)存在(zai)(zai)卻(que)沒(mei)有(you)影(ying)響其工(gong)作能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和(he)ЖSi6CoP也(ye)發生(sheng)了帶有(you)相應的模(mo)孔直徑不(bu)大地減小。但此過程沒有(you)伴隨模(mo)環(huan)裂紋的形成。
硬(ying)質(zhi)合(he)金模環（WCo25B)工(gong)作過程中(zhong)并(bing)不(bu)會減小直(zhi)徑(jing)，相應地(di)，尺寸也不(bu)會改變，但經第(di)一次(ci)擠壓后，模環表面會產生網狀裂紋。
鉬(mu)合金(jin)模環(huan)由于減徑(jing)(jing)(jing)引起的直徑(jing)(jing)(jing)最大(da)減小(xiao)值為0.25mm,而鎳(nie)(nie)合金(jin)為0.1mm.在隨后的3~5次(ci)擠壓時（用潤滑劑），鎳(nie)(nie)合金(jin)模環(huan)孔徑(jing)(jing)(jing)停止(zhi)減小(xiao)，而鉬(mu)合金(jin)模環(huan)仍(reng)有減徑(jing)(jing)(jing)，直至10次(ci)擠壓后才停止(zhi)。
為(wei)了更加(jia)廣泛地試(shi)驗鎳基高(gao)溫(wen)合金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)，在巴(ba)爾(er)金(jin)中央(yang)黑色冶金(jin)科學研(yan)究院進行(xing)的(de)雙金(jin)屬型材(cai)的(de)半工業性(xing)生產中，采(cai)用(yong)帶有(you)CrNi56WMoCoAl合金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)，經受100次(ci)以(yi)上的(de)擠(ji)壓(ya)而(er)無明顯的(de)磨(mo)損。KSi6CoP合金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)用(yong)于擠(ji)壓(ya)高(gao)溫(wen)合金(jin)Эи929試(shi)驗表明，模(mo)(mo)(mo)環(huan)在擠(ji)壓(ya)70次(ci)以(yi)后，實際上模(mo)(mo)(mo)孔尺(chi)寸(cun)沒有(you)改變(bian)。
在擠壓難熔合金坯料時(shi)，采用鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環。為了防止模環減(jian)徑，模環要(yao)在低于再(zai)結(jie)晶溫度下進行預變形。
帶有(you)以上材料模(mo)(mo)環(huan)的(de)組(zu)合(he)(he)模(mo)(mo)在(zai)擠壓(ya)(ya)鉬和鎢坯料時(shi)，加(jia)熱(re)溫(wen)度為1300℃.ZrMo-2A合(he)(he)金模(mo)(mo)環(huan)在(zai)第(di)一次擠壓(ya)(ya)后，直徑(jing)增加(jia)了(le)0.8~1.0mm,當擠壓(ya)(ya)溫(wen)度提(ti)高(gao)到(dao)1500~1600℃時(shi)，模(mo)(mo)環(huan)孔徑(jing)增加(jia)達2.0mm,即(ji)發生了(le)強烈的(de)熱(re)磨損(sun)。帶ZrMo-5合(he)(he)金模(mo)(mo)環(huan)的(de)組(zu)合(he)(he)模(mo)(mo)顯示出比(bi)較高(gao)的(de)耐(nai)磨性(xing)，被(bei)用于擠壓(ya)(ya)加(jia)熱(re)到(dao)1400℃的(de)鎢坯料，經(jing)5次擠壓(ya)(ya)后，模(mo)(mo)環(huan)的(de)磨損(sun)為0.1mm.
ZrMoW-70合金模(mo)環用于擠壓(ya)鉬合金坯料時，加(jia)熱溫度為1300℃,發生的模(mo)徑減(jian)徑量在擠壓(ya)3次(ci)后為1.1mm.
擠(ji)壓難熔合金(jin)時，加(jia)熱溫度為(wei)1300~1700℃,采(cai)用裝有22CrSi陶瓷材料模(mo)環(huan)(huan)的組合模(mo)，絕對(dui)不會產(chan)生(sheng)模(mo)孔尺寸的改變。但此種材料模(mo)環(huan)(huan)的機械強度不高(gao)，經(jing)常在(zai)擠(ji)壓周期結(jie)束時，由于橫梁和擠(ji)壓筒的碰撞震動而破(po)(po)壞(huai)，或當采(cai)用石墨墊進行(xing)無(wu)壓余擠(ji)壓時，在(zai)金(jin)屬從模(mo)孔擠(ji)出的瞬間，模(mo)環(huan)(huan)即(ji)發生(sheng)破(po)(po)壞(huai)。表7-8為(wei)擠(ji)壓難熔金(jin)屬坯(pi)料時模(mo)環(huan)(huan)的使用壽命試(shi)驗結(jie)果。
