不銹鋼管(guan)擠(ji)(ji)壓模是(shi)擠(ji)(ji)壓工模具(ju)中(zhong)(zhong)最易(yi)損壞的(de)(de)(de)模具(ju)。只有(you)在(zai)具(ju)有(you)擠(ji)(ji)壓模的(de)(de)(de)使用(yong)過程中(zhong)(zhong)所承受的(de)(de)(de)負荷和溫(wen)度(du)變化(hua)方面(mian)的(de)(de)(de)數(shu)據的(de)(de)(de)條件(jian)下，才能有(you)充分的(de)(de)(de)根據來選擇制造擠(ji)(ji)壓模的(de)(de)(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(gang)管科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼管廠，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。
為了確定擠壓模(mo)截面上(shang)各點(dian)（圖7-41)的(de)(de)溫度(du)，采(cai)用帶(dai)有(you)熱(re)電(dian)偶(ou)槽(cao)的(de)(de)分塊結(jie)構的(de)(de)模(mo)子，帶(dai)有(you)直徑(jing)為0.3~0.5mm導線(xian)的(de)(de)Cr-Al熱(re)電(dian)偶(ou)安放在模(mo)子壓縮錐(zhui)的(de)(de)起(qi)點(dian)和中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓錐(zhui)到定徑(jing)帶(dai)的(de)(de)過渡處（點(dian)3)和模(mo)壁內（點(dian)4).在點(dian)1~3的(de)(de)熱(re)電(dian)偶(ou)的(de)(de)端點(dian)安置(zhi)在距離模(mo)子表面深度(du)1.5mm處。焊接好已(yi)接上(shang)導線(xian)的(de)(de)熱(re)電(dian)偶(ou)，用由氧化鋁和水玻(bo)璃的(de)(de)混合物制成的(de)(de)絕緣物質填滿熱(re)電(dian)偶(ou)槽(cao)。然后把兩(liang)塊半模(mo)焊接起(qi)來。
為(wei)了(le)校(xiao)準(zhun)熱(re)電偶，把裝配好的模子(zi)放在有固定溫(wen)度的恒溫(wen)器中。熱(re)電偶測出數值(zhi)的記(ji)錄(lu)由H-700示波器完成，在記(ji)錄(lu)溫(wen)度的同時還記(ji)錄(lu)了(le)擠(ji)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(bie)測量(liang)擠(ji)壓模溫度的試(shi)驗是在擠(ji)壓鉬合金(jin)ZrMo-2A時(shi)進(jin)行(xing)的。鉬合金(jin)擠(ji)壓時(shi)，采(cai)用(yong)石墨墊進(jin)行(xing)無(wu)壓余擠(ji)壓。
研究了擠(ji)壓(ya)模(mo)受熱程度與(yu)所(suo)用玻璃潤滑劑的黏度、延伸系(xi)數、擠(ji)壓(ya)速(su)度和其(qi)他(ta)參數之間的關(guan)系(xi)。擠(ji)壓(ya)時(shi)擠(ji)壓(ya)模(mo)的受熱情況示(shi)于圖(tu)7-41.
在(zai)(zai)采用(yong)(yong)玻璃潤滑(hua)(hua)劑擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)不(bu)(bu)銹鋼(gang)坯料(liao)的(de)(de)條件下，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)受(shou)(shou)熱(re)的(de)(de)一般情況示于圖7-41,由圖可知(zhi)：（1)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)之(zhi)前擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)上(shang)存在(zai)(zai)著(zhu)體積上(shang)不(bu)(bu)均勻的(de)(de)熱(re)場，這是在(zai)(zai)冷模(mo)子與(yu)被(bei)加熱(re)到(dao)(dao)(dao)350℃的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒接觸(chu)之(zhi)后建立(li)的(de)(de)。這時，模(mo)子的(de)(de)最(zui)大受(shou)(shou)熱(re)（約280℃)發生在(zai)(zai)模(mo)子同擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒直(zhi)接接觸(chu)的(de)(de)部(bu)位（點(dian)(dian)(dian)1),而最(zui)小受(shou)(shou)熱(re)發生在(zai)(zai)模(mo)子內部(bu)（點(dian)(dian)(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，來自變形坯料(liao)的(de)(de)流(liu)作(zuo)用(yong)(yong)到(dao)(dao)(dao)模(mo)子上(shang)，此(ci)熱(re)流(liu)經過(guo)(guo)潤滑(hua)(hua)墊發生作(zuo)用(yong)(yong)，而潤滑(hua)(hua)墊的(de)(de)厚度(du)從(cong)點(dian)(dian)(dian)1到(dao)(dao)(dao)點(dian)(dian)(dian)3逐漸(jian)減小。因(yin)此(ci)，模(mo)子工(gong)作(zuo)圓錐表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)受(shou)(shou)熱(re)是不(bu)(bu)均勻的(de)(de)。最(zui)大的(de)(de)溫度(du)增加ΔT發生在(zai)(zai)圓錐部(bu)位到(dao)(dao)(dao)定徑帶的(de)(de)過(guo)(guo)渡處(chu)(chu)(chu)（點(dian)(dian)(dian)3),此(ci)處(chu)(chu)(chu)潤滑(hua)(hua)劑層最(zui)薄(bo)。在(zai)(zai)表面(mian)(mian)(mian)層，該區(qu)(qu)域的(de)(de)溫度(du)增加到(dao)(dao)(dao)300℃,而在(zai)(zai)深(shen)度(du)1.5mm處(chu)(chu)(chu)T3為200℃.在(zai)(zai)點(dian)(dian)(dian)1和點(dian)(dian)(dian)2處(chu)(chu)(chu)，ΔT的(de)(de)數值(zhi)不(bu)(bu)超過(guo)(guo)20~30℃.因(yin)此(ci)，模(mo)子上(shang)最(zui)大受(shou)(shou)熱(re)處(chu)(chu)(chu)是區(qu)(qu)域3,該處(chu)(chu)(chu)表面(mian)(mian)(mian)層的(de)(de)溫度(du)達500℃,在(zai)(zai)深(shen)度(du)1.5mm的(de)(de)層面(mian)(mian)(mian)平均溫度(du)為400℃.
試驗(yan)時，采用以下材料制作(zuo)擠壓模(mo)具：GW工具鋼(gang)、鎳基(ji)和難熔金(jin)(jin)屬(shu)為基(ji)的(de)(de)(de)耐熱(re)合(he)金(jin)(jin)。這些材料的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)極限σ,和溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)關系(xi)示于圖(tu)7-42.從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出，熱(re)穩(wen)定性最(zui)好的(de)(de)(de)工具鋼(gang)3Cr2W8V可(ke)以應用在不(bu)超過600℃的(de)(de)(de)受熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)下，超過該溫(wen)(wen)度(du)(du)將引起此鋼(gang)強(qiang)度(du)(du)極限的(de)(de)(de)急(ji)劇下降(jiang)。
鎳基(ji)耐(nai)熱合金(jin)在(zai)800℃下(xia)(xia)可(ke)以保持足夠高的(de)強度。在(zai)加(jia)熱到900℃時，這類合金(jin)還可(ke)以在(zai)不超過600MPa的(de)載荷下(xia)(xia)工作。
鉬基高溫合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。
為了確定圖7-41試(shi)(shi)驗(yan)材料的耐磨(mo)性，將其制作成模(mo)環(huan)進行試(shi)(shi)驗(yan)。模(mo)環(huan)由(you)鉬合金ZrMo-2A和ZrMo-5、高(gao)溫(wen)合金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以(yi)及工(gong)具鋼3Cr2W8V制成。另外還試(shi)(shi)驗(yan)了硬(ying)(ying)質合金WCo25B模(mo)環(huan)。套環(huan)由(you)3Cr2W8V 鋼制成并經熱(re)處(chu)理(li)，HRC=42~44.各(ge)種材料的模(mo)環(huan)的硬(ying)(ying)度列于表(biao)7-7中。
模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)以0.08~0.10mm的(de)(de)過(guo)盈量被(bei)壓(ya)(ya)入套環(huan)(huan)(huan)(huan)中。以模(mo)(mo)(mo)孔直徑(jing)的(de)(de)變化(hua)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)評定模(mo)(mo)(mo)子磨損的(de)(de)標(biao)準。采用最佳成分的(de)(de)潤(run)滑劑(ji)在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)不銹鋼坯料的(de)(de)條件(jian)下進(jin)行試驗(yan)。為(wei)了研究模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)在(zai)(zai)更加嚴(yan)酷(ku)的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)條件(jian)下工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)情(qing)況(kuang)，進(jin)行了無潤(run)滑劑(ji)擠(ji)壓(ya)(ya)試驗(yan)。此時在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子點3部位的(de)(de)受(shou)熱溫度達到800~900℃.組合模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)試驗(yan)表明，在(zai)(zai)第一批材料擠(ji)壓(ya)(ya)后，鉬(mu)合金模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)過(guo)盈量減(jian)少，并發現(xian)模(mo)(mo)(mo)孔直徑(jing)略有(you)減(jian)小；但在(zai)(zai)以后的(de)(de)數(shu)次(ci)擠(ji)壓(ya)(ya)后，模(mo)(mo)(mo)孔沒有(you)發生變化(hua)，模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)出現(xian)破裂(lie)，而模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)(huan)裂(lie)紋的(de)(de)存在(zai)(zai)卻沒有(you)影(ying)響其工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)能力(li)。
高溫(wen)合金(jin)CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也(ye)發生(sheng)了(le)帶有(you)相應的(de)模孔直徑(jing)不大(da)地減(jian)小(xiao)。但(dan)此過(guo)程沒有(you)伴隨模環裂紋的(de)形(xing)成。
硬質(zhi)合(he)金模(mo)環（WCo25B)工(gong)作過程(cheng)中并不會減小直徑，相應地，尺寸也不會改(gai)變，但經(jing)第一次擠(ji)壓后，模(mo)環表(biao)面會產生網狀(zhuang)裂紋。
鉬合金(jin)(jin)(jin)模(mo)環由于減(jian)徑(jing)引起的直徑(jing)最大減(jian)小值為(wei)0.25mm,而鎳(nie)合金(jin)(jin)(jin)為(wei)0.1mm.在隨后的3~5次(ci)擠壓(ya)時（用潤滑劑(ji)），鎳(nie)合金(jin)(jin)(jin)模(mo)環孔徑(jing)停止減(jian)小，而鉬合金(jin)(jin)(jin)模(mo)環仍(reng)有減(jian)徑(jing)，直至10次(ci)擠壓(ya)后才停止。
為(wei)了(le)更(geng)加廣泛地試驗鎳基高(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)的耐(nai)磨(mo)性，在巴(ba)爾金(jin)中央(yang)黑色冶金(jin)科(ke)學研究院進行(xing)的雙金(jin)屬型材的半工業(ye)性生產(chan)中，采(cai)用帶(dai)有CrNi56WMoCoAl合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)，經受100次(ci)以上(shang)的擠(ji)壓而無明顯的磨(mo)損。KSi6CoP合金(jin)模(mo)(mo)環(huan)用于擠(ji)壓高(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)Эи929試驗表明，模(mo)(mo)環(huan)在擠(ji)壓70次(ci)以后，實際上(shang)模(mo)(mo)孔尺寸沒有改變。
在(zai)擠壓(ya)難熔合(he)金(jin)坯料時(shi)，采用鉬合(he)金(jin)ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶(tao)瓷(ci)CrSi22模(mo)環(huan)。為了(le)防止模(mo)環(huan)減徑，模(mo)環(huan)要(yao)在(zai)低于(yu)再結晶溫度(du)下進行預(yu)變形。
帶有以上(shang)材料(liao)模(mo)(mo)環(huan)的(de)組合(he)(he)模(mo)(mo)在擠壓(ya)鉬(mu)和鎢坯料(liao)時，加熱溫(wen)度為(wei)(wei)1300℃.ZrMo-2A合(he)(he)金模(mo)(mo)環(huan)在第(di)一次擠壓(ya)后，直徑(jing)增加了0.8~1.0mm,當擠壓(ya)溫(wen)度提高到1500~1600℃時，模(mo)(mo)環(huan)孔徑(jing)增加達(da)2.0mm,即發生了強烈的(de)熱磨損(sun)。帶ZrMo-5合(he)(he)金模(mo)(mo)環(huan)的(de)組合(he)(he)模(mo)(mo)顯(xian)示(shi)出比(bi)較(jiao)高的(de)耐磨性，被用于擠壓(ya)加熱到1400℃的(de)鎢坯料(liao)，經(jing)5次擠壓(ya)后，模(mo)(mo)環(huan)的(de)磨損(sun)為(wei)(wei)0.1mm.
ZrMoW-70合金模環用于擠(ji)壓鉬合金坯料時，加熱溫度為1300℃,發生的模徑減徑量在擠(ji)壓3次后為1.1mm.
擠(ji)壓難(nan)熔合(he)金時(shi)，加(jia)熱溫度(du)為1300~1700℃,采用裝有(you)22CrSi陶瓷(ci)材料模(mo)環的(de)(de)(de)組(zu)合(he)模(mo)，絕對不(bu)會產生(sheng)(sheng)模(mo)孔(kong)尺寸的(de)(de)(de)改變。但此(ci)種材料模(mo)環的(de)(de)(de)機(ji)械強度(du)不(bu)高，經常在擠(ji)壓周期結束(shu)時(shi)，由于橫梁(liang)和擠(ji)壓筒的(de)(de)(de)碰撞震動(dong)而破壞，或當采用石墨墊進行(xing)無壓余(yu)擠(ji)壓時(shi)，在金屬(shu)從(cong)模(mo)孔(kong)擠(ji)出(chu)的(de)(de)(de)瞬(shun)間，模(mo)環即(ji)發(fa)生(sheng)(sheng)破壞。表7-8為擠(ji)壓難(nan)熔金屬(shu)坯料時(shi)模(mo)環的(de)(de)(de)使用壽命試驗(yan)結果(guo)。
