選擇擠(ji)壓(ya)設備和(he)編制(zhi)擠(ji)壓(ya)工藝必須首先(xian)確定不(bu)銹鋼管擠(ji)壓(ya)力。確定不(bu)銹鋼管熱擠(ji)壓時擠壓力的方法基本上有兩種:實驗法(測壓法)和分析法(計算法)。其中,測壓法是利用電子測壓儀器直接測量不(bu)銹鋼(gang)管擠壓時擠壓力的方法。而計算法則是在利用金屬的塑性變形理論以及在分析實驗資料結果的基礎上建立起來的計算公式進行一系列計算的結果。由于尚未完全掌握各種金屬與合金在不同變形條件下的強度特性,金屬的塑性理論尚不完善,因而計算結果的精確性受到限制,一般誤差在15%左右。


 分析計算(suan)法(fa)又可分為(wei)兩類:主應(ying)力(li)平(ping)均法(fa)和滑移(yi)線理(li)(li)論(lun)法(fa)。其中滑移(yi)線理(li)(li)論(lun)法(fa)較為(wei)先進,但由于至今尚研(yan)究(jiu)不足,所(suo)以生產(chan)中并未(wei)得(de)到普遍的(de)應(ying)用(yong)。而(er)用(yong)得(de)較多(duo)的(de)還(huan)是由主應(ying)力(li)平(ping)均法(fa)導出(chu)的(de)公式,例如C.N.古布金公式和H.A.匹爾林公式。前者有些(xie)系(xi)數尚難以較準確地選(xuan)擇,而(er)后者計算(suan)時比較復雜,且對擠壓模角度(du)變(bian)化的(de)反(fan)應(ying)“不敏感”。此外(wai),有些(xie)公式采用(yong)了(le)變(bian)形區平(ping)面流動(dong)假(jia)(jia)設、全塑性假(jia)(jia)設或材(cai)料(liao)不可壓縮性假(jia)(jia)設,同時由于計算(suan)過程(cheng)復雜,且計算(suan)結(jie)果(guo)與試驗(yan)資料(liao)不能較好吻合(he),而(er)沒有在實際生產(chan)中得(de)到應(ying)用(yong)。


 于是(shi)(shi)出現了簡化的和修正(zheng)的計算(suan)擠壓力(li)的公式(shi)(shi)(shi)。這(zhe)(zhe)些(xie)公式(shi)(shi)(shi)也是(shi)(shi)屬于主(zhu)應力(li)平均法一類,是(shi)(shi)按照擠壓時“變(bian)形區金(jin)屬流動(dong)的平面假設(she)”和“全塑(su)性假設(she)”以及(ji)“常摩(mo)擦應力(li)定(ding)律”推導出來的。這(zhe)(zhe)些(xie)公式(shi)(shi)(shi)主(zhu)要考慮到坯料(liao)金(jin)屬在變(bian)形狀態下的塑(su)性、變(bian)形程度以及(ji)摩(mo)擦的影響。而公式(shi)(shi)(shi)中考慮其余因(yin)素的影響時,則采用“經驗系數”。因(yin)此(ci),公式(shi)(shi)(shi)便(bian)于計算(suan)擠壓力(li),并且成功地選擇經驗系數可以獲得(de)近乎實際的結果。


為(wei)了確定擠壓(ya)不銹(xiu)鋼管時的(de)(de)(de)擠壓(ya)力,下面推薦(jian)幾個(ge)計算(suan)擠壓(ya)力的(de)(de)(de)簡化和修正公(gong)(gong)式,并(bing)(bing)分別舉例(li)將計算(suan)結果與采用(yong)測(ce)壓(ya)法(fa)測(ce)得(de)的(de)(de)(de)結果相比較,以便評價這些公(gong)(gong)式計算(suan)結果的(de)(de)(de)精(jing)確度。所(suo)推薦(jian)的(de)(de)(de)公(gong)(gong)式考慮(lv)到不銹(xiu)鋼管擠壓(ya)時的(de)(de)(de)特點,并(bing)(bing)且經過多次驗證,證明這些公(gong)(gong)式用(yong)于(yu)工藝計算(suan)是可(ke)行(xing)的(de)(de)(de)。



1.  J.賽茹(ru)爾內公(gong)式(shi)


式 7.jpg


 p為一支不(bu)(bu)銹鋼(gang)管擠(ji)(ji)(ji)壓時(shi)所(suo)需要的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)。一般情況下該(gai)力(li)(li)不(bu)(bu)應超過(guo)整個公稱靜擠(ji)(ji)(ji)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)85%.這(zhe)是(shi)因(yin)為有(you)(you)大約15%的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效壓力(li)(li)可能(neng)不(bu)(bu)得不(bu)(bu)用于在工作行程中(zhong)(zhong)克服液(ye)壓回路(lu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)摩擦損失,以維護擠(ji)(ji)(ji)壓桿(gan)的(de)(de)(de)(de)前(qian)進(jin)速(su)度。該(gai)壓力(li)(li)與擠(ji)(ji)(ji)壓速(su)度的(de)(de)(de)(de)平方(fang)成正比。有(you)(you)時(shi),這(zhe)一壓力(li)(li)允(yun)許(xu)達(da)到最大有(you)(you)效靜態擠(ji)(ji)(ji)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)90%,但(dan)是(shi)這(zhe)時(shi)要求這(zhe)樣高的(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓力(li)(li)擠(ji)(ji)(ji)壓不(bu)(bu)銹鋼(gang)管時(shi),可能(neng)必(bi)須以稍低的(de)(de)(de)(de)速(su)度進(jin)行擠(ji)(ji)(ji)壓。


 值得注意的是,如果(guo)在產(chan)品計算(suan)時發現產(chan)品鋼管的擠(ji)壓(ya)力接近最(zui)大的有(you)效靜(jing)態擠(ji)壓(ya)力時,這(zhe)就意味(wei)著該批不(bu)(bu)銹鋼管不(bu)(bu)可以擠(ji)壓(ya),因為這(zhe)時擠(ji)壓(ya)機的擠(ji)壓(ya)速度將降至(zhi)為零。


 是(shi)與(yu)(yu)摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)系數f、坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)長度(du)(du)L、擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)直(zhi)徑D和(he)芯棒直(zhi)徑d有關的(de)(de)(de)一個衡大(da)于1的(de)(de)(de)系數。其意味著(zhu)在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓行程(cheng)過程(cheng)中,克服坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)外(wai)表面(mian)(mian)和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)內表面(mian)(mian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)以及坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)內表面(mian)(mian)與(yu)(yu)芯棒表面(mian)(mian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)力所(suo)必須增加(jia)的(de)(de)(de)力的(de)(de)(de)大(da)小。很明顯,對于每(mei)次擠(ji)(ji)(ji)壓,該系數的(de)(de)(de)值(zhi)都(dou)必須單獨計算。因為(wei)摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)力不僅取(qu)(qu)決(jue)于玻(bo)璃潤滑劑的(de)(de)(de)摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)系數f,而且也取(qu)(qu)決(jue)于摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)總面(mian)(mian)積。而摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)面(mian)(mian)積又(you)分(fen)別取(qu)(qu)決(jue)于擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓芯棒的(de)(de)(de)直(zhi)徑D與(yu)(yu)d,同時(shi)(shi)還(huan)取(qu)(qu)決(jue)于坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)長度(du)(du)L.應(ying)該注意的(de)(de)(de)是(shi),該公式(shi)中L表示的(de)(de)(de)是(shi)鐓(dui)(dui)粗(cu)(cu)時(shi)(shi),坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)金屬在(zai)充分(fen)填滿擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)內表面(mian)(mian)和(he)芯棒外(wai)表面(mian)(mian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)隙之(zhi)(zhi)后的(de)(de)(de)坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)長度(du)(du)。因為(wei),只有當坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)經過充分(fen)鐓(dui)(dui)粗(cu)(cu)之(zhi)(zhi)后,才(cai)能(neng)建立起在(zai)穩定的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓過程(cheng)中,坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)外(wai)表面(mian)(mian)與(yu)(yu)擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)內襯的(de)(de)(de)內表面(mian)(mian)以及坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)內表面(mian)(mian)與(yu)(yu)芯棒外(wai)表面(mian)(mian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)條件。


表3-1中(zhong)的Ky數據(ju)是在實(shi)驗(yan)基(ji)礎上,按式(3-7)驗(yan)算后得出的結果。


表3-1.jpg


  采(cai)用(yong)(yong)J.賽茹爾內(nei)公式計(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)擠(ji)壓力與實(shi)驗(yan)資(zi)料(liao)(liao)相比較得到令人滿意的(de)(de)結果。但是,應該(gai)指出,使(shi)用(yong)(yong)J.賽茹爾內(nei)公式計(ji)算(suan)(suan)擠(ji)壓力時(shi),因為(wei)變(bian)形(xing)抗力的(de)(de)數據不夠充分,使(shi)用(yong)(yong)時(shi)有所不便。如果所擠(ji)壓的(de)(de)材料(liao)(liao)在不同于表3-1所列的(de)(de)溫度下擠(ji)壓時(shi),或者材料(liao)(liao)的(de)(de)化學成分不同時(shi),必須要預先(xian)測量(liang)擠(ji)壓力,并經驗(yan)算(suan)(suan)得到變(bian)形(xing)抗力。



2. T.B.普羅佐(zuo)洛夫公式(shi)


式 8.jpg


T.B.普羅佐(zuo)洛夫公(gong)式沒(mei)有J.賽茹爾內公(gong)式的不足,用于(yu)計算簡(jian)單、方便,并且計算結果和實測值(zhi)比較(jiao),能吻合得很好。



3. C.H.鮑里(li)索夫和A.B.普里(li)托馬諾夫公式


3.jpg

4.jpg


  需要(yao)說(shuo)明的(de)(de)是(shi),確定摩擦(ca)系數(shu)有多種方(fang)(fang)法(fa),用于擠(ji)壓(ya)較合適(shi)的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)是(shi)C.N.古(gu)布(bu)金的(de)(de)流出法(fa)和(he)T.B.普羅佐洛(luo)夫方(fang)(fang)法(fa)。當沿(yan)擠(ji)壓(ya)桿(gan)行(xing)程擠(ji)壓(ya)力變化曲線的(de)(de)斜(xie)度減小時采用C.N.古(gu)布(bu)金的(de)(de)流出法(fa)。而當在一(yi)定條件下,曲線平行(xing)于橫坐標軸時則采用T.B.普羅佐洛(luo)夫方(fang)(fang)法(fa)。


 擠壓不銹鋼管時,摩(mo)擦系(xi)數的計算公(gong)式如下:


5.jpg


 應注意,摩(mo)擦(ca)系數直接影(ying)響到擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)大小(xiao),而擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)大小(xiao)可用(yong)(yong)以評價所采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)工藝潤滑劑的(de)(de)(de)效(xiao)果。因此,摩(mo)擦(ca)系數計算方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)選擇,必須(xu)有(you)針對性。C.H.古希金法(fa)的(de)(de)(de)實質在(zai)于,隨著(zhu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)的(de)(de)(de)推進(jin),摩(mo)擦(ca)面積減(jian)小(xiao),用(yong)(yong)于克服(fu)摩(mo)擦(ca)的(de)(de)(de)力(li)也減(jian)小(xiao),因而總擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)減(jian)小(xiao)。采用(yong)(yong)試驗得(de)到的(de)(de)(de)“擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)一(yi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿行(xing)程(cheng)圖(tu)表”和擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿在(zai)L1、L2位置時的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li),進(jin)行(xing)計算后可以得(de)到摩(mo)擦(ca)系數值。而T.B.普羅佐(zuo)洛夫(fu)法(fa)則(ze)是(shi)在(zai)于傳送到擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿和擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)上的(de)(de)(de)力(li)的(de)(de)(de)差別,及每一(yi)瞬間消耗在(zai)克服(fu)坯料與(yu)工具之間摩(mo)擦(ca)力(li)的(de)(de)(de)差別。為(wei)了利用(yong)(yong)這(zhe)個方(fang)法(fa),需要同時測量在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿和擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)上的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)。



4. BX 卡(ka)西揚圖表法(fa)


 采(cai)用 BX 卡西揚圖表法確定(ding)擠壓力(li),由兩個步驟組成(cheng):首(shou)先確定(ding)實際的材(cai)料屈服(fu)極限,然后確定(ding)擠壓力(li)。


當已知擠壓速度時,按鋼管的內徑(dr)和壁厚(S),查BX卡西揚根據不同的擠壓筒直徑繪制的鋼管擠壓力計算圖表確定坯料金屬的變形速度(ε);然后,對于一定的材料和加熱溫度,按照“AAДинHиK圖表”查得變形抗力(σn);再根據已知的內徑(d)和壁厚(S)以及材料的變形抗力σn,在 BX 卡西揚繪制的圖表上確定擠壓力。


表3-2為Cr18Ni10Ti不銹鋼在1200℃溫(wen)度下(xia)擠壓鋼管時,計(ji)算的擠壓力(li)(以(yi)噸計(ji))與實測(ce)擠壓力(li)的比較。從表3-2可以(yi)看出(chu):


表 3-2.jpg


  a. 按照J.賽茹爾(er)內(nei)公式計算的擠(ji)壓力(li)為最大值,而按其(qi)余公式計算的擠(ji)壓力(li)為穩定(ding)值。


  b. 在(zai)T.B.普羅佐洛夫公式中,系數C取(qu)6,代替推薦值5,與實(shi)測(ce)的資料(liao)比較得(de)到的結(jie)果(guo)較接近。


  c. 比較絕對偏幅,J.賽(sai)茹爾(er)內公(gong)式為27.9t,T.B.普羅佐洛夫公(gong)式為26t,C.N.鮑里索夫公(gong)式為31.3t,BX卡西揚圖(tu)表法為50.3t。


  在生產實際(ji)中(zhong),使用比較普遍的擠壓力計算(suan)公(gong)式(shi)還(huan)是(shi)J.賽茹爾內(nei)公(gong)式(shi)。