擠壓桿用于傳遞金屬擠壓變形所需的全部擠壓力。在線亞洲日產一區二區:不銹鋼管擠壓時,擠壓桿的允許負荷限制了坯料金屬可能達到的變形程度。因此,擠壓桿材料和結構的選擇,在擠壓不銹鋼管工藝中具有重要意義。
從理論上講,擠(ji)(ji)壓桿僅(jin)在(zai)壓縮(suo)狀態下工作。從使用的(de)(de)角(jiao)度(du)(du)來看,任(ren)何鋼種(zhong)的(de)(de)壓縮(suo)強度(du)(du)可(ke)采(cai)用其(qi)拉(la)伸強度(du)(du)相同的(de)(de)指標。只要擠(ji)(ji)壓桿材料的(de)(de)強度(du)(du)指標不超過(guo)其(qi)屈服(fu)極限,擠(ji)(ji)壓時擠(ji)(ji)壓桿就不會發生(sheng)變形破壞。
但(dan)是(shi),理論(lun)上的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)僅在(zai)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)狀態下(xia)工作(zuo)的(de)(de)情(qing)況,實(shi)際(ji)上并不存在(zai)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)使用前并沒有按(an)規定制度(du)進(jin)行(xing)預(yu)熱,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯料的(de)(de)溫度(du)不均,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時施加的(de)(de)負荷(he)產生偏心,沖擊(ji)性(xing)負荷(he)引起了附加應(ying)(ying)力等情(qing)況都表(biao)明,在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)除(chu)了承受壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)應(ying)(ying)力的(de)(de)作(zuo)用之外,還存在(zai)縱向(xiang)彎曲(qu)應(ying)(ying)力的(de)(de)作(zuo)用。因此,對于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)的(de)(de)強度(du)校(xiao)(xiao)驗,應(ying)(ying)該(gai)包括壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)應(ying)(ying)力和彎曲(qu)應(ying)(ying)力的(de)(de)強度(du)校(xiao)(xiao)驗。
同時(shi),在選(xuan)擇擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)時(shi),除(chu)了(le)強度指標(biao)之外,還應考慮材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)淬透性。當擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿工作(zuo)時(shi),由于有擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊將其(qi)與高溫坯料(liao)(liao)隔離,其(qi)實際的(de)(de)工作(zuo)溫度一般(ban)在200~250℃,因此,對擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)耐熱性能的(de)(de)要求并不高。
一(yi)、擠壓桿的(de)種類
根據使(shi)用情況的不(bu)同,擠壓(ya)(ya)桿(gan)的結構有(you)多種多樣,如(ru)圖(tu)7-8所(suo)示(shi)。除了整體(ti)擠壓(ya)(ya)桿(gan)(圖(tu)7-8(a)、圖(tu)7-8(b)、圖(tu)7-8(e)、圖(tu)7-8(f))之(zhi)外(wai),還有(you)由工作桿(gan)、加(jia)粗(cu)桿(gan)和桿(gan)座組成的組合式擠壓(ya)(ya)桿(gan)(圖(tu)7-8(c)、圖(tu)7-8(d)、圖(tu)7-8(g)).一般在大噸位的臥式擠壓(ya)(ya)機上(shang)使(shi)用組合式擠壓(ya)(ya)桿(gan)比較普遍。
在(zai)特(te)殊(shu)的(de)情況下,還(huan)可以采用(yong)(yong)階梯形(xing)的(de)擠(ji)壓(ya)桿(gan)(gan)(圖7-8(b)、圖7-8(d))。由于(yu)在(zai)整個擠(ji)壓(ya)過程(cheng)中,諸(zhu)多(duo)因素綜合(he)作用(yong)(yong),實際的(de)擠(ji)壓(ya)過程(cheng)不(bu)是平穩(wen)進行(xing)的(de)。因此,施加在(zai)擠(ji)壓(ya)桿(gan)(gan)上(shang)的(de)力也不(bu)是絕對穩(wen)定和均勻的(de)。采用(yong)(yong)階梯形(xing)擠(ji)壓(ya)桿(gan)(gan)的(de)目(mu)的(de),主要是為了提高(gao)擠(ji)壓(ya)桿(gan)(gan)抗縱向彎曲的(de)能力。其一般都(dou)使用(yong)(yong)在(zai)高(gao)強度、難(nan)度形(xing)材料生產小斷面(mian)特(te)殊(shu)產品的(de)場合(he)。
階(jie)梯(ti)形(xing)擠(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)除了(le)工作桿(gan)之外(wai),還有加粗桿(gan)和桿(gan)座三部(bu)分組成(圖(tu)7-8(b)).階(jie)梯(ti)形(xing)擠(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)既(ji)可(ke)以(yi)做(zuo)(zuo)成整體的(de)(圖(tu)7-8(b)),也可(ke)以(yi)做(zuo)(zuo)成組合(he)形(xing)的(de)(圖(tu)7-8(d)).在使用階(jie)梯(ti)形(xing)擠(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)時,相應的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)內襯也要做(zuo)(zuo)成階(jie)梯(ti)形(xing)的(de)。在無獨立穿孔裝的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機上擠(ji)壓(ya)(ya)鋼管時,采用帶有固定芯棒的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)桿(gan),芯棒用螺紋擰(ning)在擠(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)的(de)端部(bu)(圖(tu)7-8(e)).
圖(tu)7-9所示(shi)為60MN(6000t)臥(wo)式(shi)管棒(bang)型(xing)材擠壓(ya)機整體結(jie)構的(de)(de)擠壓(ya)桿(gan)。圖(tu)7-10所示(shi)為31.5MN(3150t)臥(wo)式(shi)管棒(bang)型(xing)材擠壓(ya)機組合式(shi)結(jie)構的(de)(de)擠壓(ya)桿(gan)。
擠壓桿的工作部分(fen)外徑(jing)一般比擠壓筒直徑(jing)小5~30mm,其內孔比芯棒(bang)直徑(jing)大5~30mm.不過有時考慮到提高大型工模具(ju)的共(gong)用性,其尺寸(cun)之(zhi)差(cha)也可以超出此(ci)范圍。
另外(wai)(wai)在擠壓桿(gan)機加(jia)工時,其外(wai)(wai)徑(jing)(jing)和內徑(jing)(jing)必須(xu)(xu)保(bao)持同心(xin),且其兩端面和中心(xin)線必須(xu)(xu)精確地保(bao)持垂直(zhi)。
同時(shi)(shi)擠(ji)壓桿(gan)的(de)硬度、強(qiang)度及(ji)塑性要進行綜合考慮(lv),其(qi)硬度HRC為40~45。擠(ji)壓桿(gan)所用(yong)的(de)熱模工具鋼(gang)能(neng)承受(shou)1100MPa以下的(de)負荷(he),馬氏體時(shi)(shi)效鋼(gang)能(neng)承受(shou)1600MPa的(de)負荷(he)。
二、造成擠壓(ya)桿(gan)破壞(huai)的(de)原因(yin)
造成擠(ji)壓桿破(po)壞的原因有如(ru)下幾(ji)點:
1. 擠壓桿過度快速地加熱(re)和冷卻。
2. 工(gong)作時沒(mei)有遵守(shou)熱制(zhi)度,工(gong)作前應預熱。
3. 工(gong)作時施加的負荷偏心,可能引起彎曲力矩(ju)和應力集(ji)中。
4. 由(you)于(yu)沖(chong)擊負荷引(yin)起附加(jia)應力。
5. 擠(ji)壓桿端部不(bu)可避免(mian)地被減徑,因(yin)擠(ji)壓桿表面出(chu)現裂紋時,會在(zai)直(zhi)徑上車(che)削(xue)掉(diao)2~3mm.
6. 擠(ji)壓桿在高壓下與擠(ji)壓墊接觸(chu),端部金屬層出現加工硬化,產生(sheng)開裂(lie),導致擠(ji)壓桿端部出現環狀碎裂(lie)。
三(san)、對于擠壓桿(gan)材料(liao)的要求
對于(yu)擠壓桿材料的(de)要求如下:
1. 材料熱處理前的強度極限應(ying)比最(zui)大擠壓力(li)時擠壓桿中產(chan)生的應(ying)力(li)大15%~25%.
2. 材料必須有(you)足夠的沖擊韌性(xing)。
3. 擠壓桿在工作(zuo)溫度下(xia)不會失去硬度,加熱到200~250℃工作(zuo)溫度時(shi),表面部分(fen)不應引起變(bian)形。
4. 根據擠壓(ya)桿的(de)外(wai)形結構特點(dian),在熱(re)處理之(zhi)后應使殘余的(de)熱(re)處理應力最(zui)小(xiao)。
5. 應同時考慮到材料的(de)(de)經濟性(xing)、加工性(xing)能以及高的(de)(de)使用壽命。一(yi)般推(tui)薦采用含(han)碳(tan)量0.40%~0.45%,并含(han)少量鎢的(de)(de)鉻一(yi)鎳(nie)鋼(gang),如(ru)4CrNi2W,其熱處理后的(de)(de)硬度HRC為(wei)44~48(相當于1450~1550).
擠壓桿圓(yuan)柱部分向寬底過渡半徑要仔細加(jia)工,因急劇過渡和(he)粗糙加(jia)工均可(ke)引起(qi)應力集中。
四(si)、擠壓(ya)桿的強度校核
在擠壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)的(de)材料確定之(zhi)后,就(jiu)可(ke)以(yi)對擠壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)的(de)強度進行校核(he)。在強度校核(he)時(shi),擠壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)被作(zuo)為受壓(ya)(ya)縮應力的(de)固定的(de)懸壁梁,如(ru)圖7-11所示。
因此,應根據這個(ge)壓(ya)應力值來(lai)(lai)選擇制造擠壓(ya)桿(gan)的(de)(de)鋼種,同時(shi)必須考慮到所選材料的(de)(de)淬透性。并且沖擊(ji)性的(de)(de)加(jia)載或卸(xie)壓(ya)時(shi)都會在擠壓(ya)桿(gan)中產生附加(jia)應力。因此,材料也要有足(zu)夠的(de)(de)沖擊(ji)韌性。一般推(tui)薦(jian)可(ke)用(yong)含有4.0%~4.5%鎳的(de)(de)鋼來(lai)(lai)制作擠壓(ya)桿(gan)。
為了(le)增加擠壓(ya)桿(gan)(gan)(gan)對縱向彎曲的抵(di)抗能力,在(zai)(zai)許多情況下(xia)把擠壓(ya)桿(gan)(gan)(gan)做成(cheng)有加粗(cu)工作(zuo)桿(gan)(gan)(gan)部分(fen)(fen)的階梯(ti)形狀。這種擠壓(ya)桿(gan)(gan)(gan)也(ye)是(shi)既可(ke)以(yi)做成(cheng)整體的(圖(tu)7-8(b)),同(tong)時(shi)(shi)也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)組合式的,在(zai)(zai)這種情況下(xia),擠壓(ya)桿(gan)(gan)(gan)由頭部、中間加粗(cu)的部分(fen)(fen)和工作(zuo)桿(gan)(gan)(gan)三部分(fen)(fen)組成(cheng)(圖(tu)7-8(d)).采用(yong)階梯(ti)形的擠壓(ya)桿(gan)(gan)(gan)時(shi)(shi),需要應用(yong)相(xiang)應的擠壓(ya)筒(tong)內襯(圖(tu)7-8(b)、圖(tu)7-8(d)).
在型材擠(ji)壓(ya)機上擠(ji)壓(ya)不(bu)銹鋼管(guan)時,采用帶有固定芯(xin)棒的(de)擠(ji)壓(ya)桿,芯(xin)棒以螺紋擰在擠(ji)壓(ya)桿的(de)端部(圖7-8(e))。