不銹鋼管(guan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi),擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊置(zhi)于(yu)坯料和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)(gan)之間,起著保護(hu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)(gan)的(de)(de)作用,使(shi)(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)(gan)不與高溫坯料直接接觸,以(yi)免擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)(gan)受到(dao)高溫坯料的(de)(de)熱影響。并且(qie),擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒及(ji)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)芯棒之間的(de)(de)精確配合,減輕了(le)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)(gan)前進時(shi)的(de)(de)摩擦力和磨損,同時(shi)也防(fang)止了(le)金屬黏結在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)(gan)(gan)上,使(shi)(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊和壓(ya)(ya)余的(de)(de)分離更加容易(yi)進行。
在不銹鋼管擠壓(ya)過程中,擠壓墊承受高的壓縮應力,受到強烈的熱作用,使擠壓墊的工作溫度達到600~800℃.
當擠壓墊在擠壓筒中移動時,擠壓墊的側表面由于滑動的結果而發生摩擦,擠壓墊的前端面和側表面的邊緣受到最強烈的高溫加熱。在擠壓的結束階段,擠壓墊側面的尖銳邊緣磨損特別明顯,并且,在擠壓墊的前端面也發生磨損。當擠壓墊側面尖銳邊緣發生變形,不銹鋼管進入擠壓筒和擠壓墊的間隙中,楔住擠壓墊,擠壓墊再向擠壓金屬的變形區移動并陷入金屬變形錐“死區”內時,將進一步加劇擠壓墊邊緣的損壞。因此,一般都將擠壓墊的邊緣做成帶有一定曲率半徑的圓弧形狀。而擠壓墊前端平面的磨損,一般與坯料金屬外層沿擠壓墊從邊緣向中心的流動的溫度和速度條件有關。
1. 擠壓(ya)墊的種類和結構形式
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的結構主要有(you)在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)實心型(xing)材(cai)時用的整體型(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊和在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋼管(guan)及空心型(xing)材(cai)時用的帶有(you)芯(xin)棒孔的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊兩種(zhong)。
另外,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊按其在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿的連接形式又有與擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿牢固連接和(he)沒(mei)有連接呈自由(you)狀態的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊兩種(zhong)。
借助于(yu)連(lian)接(jie)螺紋和擠(ji)(ji)壓桿牢固連(lian)接(jie)的擠(ji)(ji)壓墊,通常用于(yu)小型擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)或(huo)(huo)立式機(ji)(ji)械擠(ji)(ji)壓機(ji)(ji)上。這(zhe)種擠(ji)(ji)壓墊也稱為桿頭,可連(lian)續使(shi)用直(zhi)至磨(mo)損或(huo)(huo)破(po)壞。
和擠壓(ya)桿沒有任何固定連接,完全呈自(zi)由(you)狀(zhuang)態的(de)(de)擠壓(ya)墊,在(zai)現代大(da)型(xing)臥(wo)式擠壓(ya)機上一般都(dou)采用(yong)(yong)這(zhe)種類(lei)型(xing)的(de)(de)擠壓(ya)墊。而且使(shi)(shi)用(yong)(yong)時往往采用(yong)(yong)由(you)5~8個擠壓(ya)墊組成一組的(de)(de)套(tao)墊輪流使(shi)(shi)用(yong)(yong)。這(zhe)樣,在(zai)使(shi)(shi)用(yong)(yong)過(guo)(guo)程中可(ke)以通過(guo)(guo)空氣或水浴進(jin)行(xing)冷卻,使(shi)(shi)擠壓(ya)墊的(de)(de)工(gong)作(zuo)溫度保持在(zai)150~200℃.提高了擠壓(ya)墊的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽命(ming)。
按照擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)形(xing)(xing)(xing)狀,可分為(wei)平墊(dian)(dian)、錐形(xing)(xing)(xing)墊(dian)(dian)、凹形(xing)(xing)(xing)墊(dian)(dian)和(he)帶溝(gou)槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)等五種結(jie)(jie)構(gou)形(xing)(xing)(xing)狀,如圖(tu)7-45和(he)圖(tu)7-46所示(shi)(shi)。圖(tu)7-46所示(shi)(shi)為(wei)一般臥式管型材(cai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機采(cai)用(yong)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)結(jie)(jie)構(gou)形(xing)(xing)(xing)式。為(wei)了(le)減(jian)(jian)小擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)與擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)襯之(zhi)間的(de)(de)接觸(chu)表面,采(cai)用(yong)帶溝(gou)槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(圖(tu)7-46(b)、圖(tu)7-46(c)、圖(tu)7-46(d));為(wei)了(le)減(jian)(jian)小擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)余料的(de)(de)厚度,將(jiang)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)前端(duan)面做(zuo)成具有(you)與擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模形(xing)(xing)(xing)狀相適應的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)狀(圖(tu)7-46(c)、圖(tu)7-46(d))的(de)(de)錐形(xing)(xing)(xing)墊(dian)(dian);在要求實現沒有(you)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)尾(wei)的(de)(de)條件(jian)下(xia),采(cai)用(yong)帶有(you)凸形(xing)(xing)(xing)端(duan)面的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(圖(tu)7-46(b)、圖(tu)7-46(e));為(wei)了(le)防止在切(qie)壓(ya)(ya)(ya)余前,擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)和(he)壓(ya)(ya)(ya)余過早分離,采(cai)用(yong)圓周刻槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)(圖(tu)7-45(b)).
帶(dai)有溝(gou)槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)除(chu)了避免高(gao)溫(wen)坯(pi)料對(dui)于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)的(de)(de)熱(re)作(zuo)用,以及(ji)與擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)、擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)芯(xin)棒(bang)的(de)(de)緊(jin)密(mi)配合,降低(di)了擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)對(dui)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內壁的(de)(de)摩擦力,減小(xiao)了擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)的(de)(de)磨(mo)損,并防止(zhi)壓(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)黏在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)上之(zhi)外,更(geng)主要的(de)(de)是在自(zi)動化控制(zhi)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上,防止(zhi)壓(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)過早地自(zi)動分離,而(er)使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)結束(shu)后(hou)壓(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)緊(jin)貼在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模座上,導致(zhi)當擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)回程50m時(shi),無(wu)法帶(dai)離壓(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)并為壓(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)的(de)(de)鋸切留出下鋸的(de)(de)空間,而(er)影響到(dao)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)自(zi)動化操作(zuo)的(de)(de)連續進行。采用帶(dai)溝(gou)槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian),能有效(xiao)地防止(zhi)壓(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)的(de)(de)過早分離。
在設計帶溝槽的擠壓墊時,溝槽的深度(du)和(he)個數(shu)應(ying)適當。溝槽的個數(shu)太(tai)多(duo)和(he)深度(du)太(tai)深,都會導致壓余和(he)擠壓墊的分離(li)困難;而溝槽的數(shu)量太(tai)少,或深度(du)太(tai)淺,則無法達到應(ying)有(you)的效果。
2. 擠壓墊(dian)的設計(ji)
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊的主(zhu)要工(gong)藝尺寸是(shi)其工(gong)作直徑(jing)和高度。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊的工(gong)作直徑(jing)d,取擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒內襯的直徑(jing)Dk減去(qu)工(gong)藝間(jian)隙(xi)a之差值(zhi),即: d=Dk-a
a 的大小取決于Dk和擠壓金屬的σt,可以在0.10~2.00mm之間變化。
擠壓墊的高度h為: h≤d
在設(she)計計算時(shi),方(fang)法(fa)同擠壓桿壓縮端面(mian)的(de)(de)計算。允(yun)許的(de)(de)單位壓應(ying)力(li)是相應(ying)熱(re)強(qiang)度鋼的(de)(de)屈服極限或其強(qiang)度極限的(de)(de)0.90~0.95倍,對于有大(da)孔的(de)(de)大(da)型擠壓墊,計算時(shi)同時(shi)要考慮薄片的(de)(de)公式進行彎曲強(qiang)度校核。
根(gen)(gen)據經驗,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的(de)(de)尺寸可根(gen)(gen)據擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒和(he)(he)芯(xin)棒來決定。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊和(he)(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒之間(jian)(jian)的(de)(de)間(jian)(jian)隙(xi)取0.5~1.5mm;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊和(he)(he)芯(xin)棒之間(jian)(jian)的(de)(de)間(jian)(jian)隙(xi)取0.5~2.0mm,盡可能取小值,這是(shi)保證鋼管壁厚均勻的(de)(de)措(cuo)施之一(yi),但(dan)間(jian)(jian)隙(xi)太小或(huo)配合(he)不當(dang),會引(yin)起“卡墊”現象;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的(de)(de)厚度一(yi)般取50~120mm,約為擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒直徑(jing)(jing)(jing)的(de)(de)三分之一(yi);擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊兩端平(ping)面必須(xu)平(ping)行(xing);擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊應耐磨,硬(ying)度HRC為48~52.擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒直徑(jing)(jing)(jing)與坯料直徑(jing)(jing)(jing),擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊直徑(jing)(jing)(jing)之間(jian)(jian)的(de)(de)關系見(jian)表7-9.
3. 擠(ji)壓墊的(de)使用壽命
在現(xian)代臥式(shi)管型材擠壓機上,采(cai)用熱模(mo)鋼(如3Cr2W8V或(huo)4CrW2Si)制作的擠壓墊的使用壽命(ming):
當擠(ji)壓碳素鋼(gang)管(guan)(guan)時約為500~600次/只(zhi),擠(ji)壓不銹鋼(gang)管(guan)(guan)時為150~200次/只(zhi)。
a. 擠壓墊制造時的機加工公差
擠壓墊制造時的(de)機(ji)加工公(gong)差:外徑公(gong)差為(wei)±0.3mm;當d=40~100mm時內徑公(gong)差為(wei)+0.2mm,當d>101mm時內徑公(gong)差為(wei)+0.3mm;厚度公(gong)差為(wei)±0.1mm.
b. 擠壓墊的損壞(huai)形式
擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的(de)使用壽命與(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的(de)材料、擠(ji)壓(ya)(ya)坯料的(de)性(xing)能和擠(ji)壓(ya)(ya)工藝參數有關,一般(ban)為(wei)50~300次/只。
擠壓(ya)過(guo)程中,擠壓(ya)墊一直處在高溫(wen)高壓(ya)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下工作(zuo)。擠壓(ya)墊的(de)(de)(de)(de)前錐(zhui)形(xing)端面長時間地(di)與高溫(wen)坯料接觸(chu),導致其機械強度喪失。同時受(shou)(shou)到坯料端面變(bian)(bian)形(xing)金(jin)屬向中心(xin)流(liu)動時的(de)(de)(de)(de)強烈沖刷,引(yin)起擠壓(ya)墊棱緣的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)和黏結。當擠壓(ya)將(jiang)近結束時,擠壓(ya)墊的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)區(qu)(qu)移動至陷入變(bian)(bian)形(xing)錐(zhui)的(de)(de)(de)(de)“死區(qu)(qu)”內,進(jin)一步加劇了(le)邊(bian)緣的(de)(de)(de)(de)損壞。同時,擠壓(ya)墊的(de)(de)(de)(de)邊(bian)緣金(jin)屬逐漸(jian)向變(bian)(bian)形(xing)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)塑性金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)旁邊(bian)彎曲。當擠壓(ya)墊熱處理后(hou)的(de)(de)(de)(de)硬度過(guo)高或遭受(shou)(shou)不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)急冷時,會(hui)引(yin)起擠壓(ya)墊的(de)(de)(de)(de)開裂。
圖7-47所示為臥式鋼管型材擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊。圖7-48所示為擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊形(xing)狀(zhuang)的(de)改變狀(zhuang)況(kuang)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊工作溫度最(zui)高的(de)錐形(xing)頂部是裂紋的(de)起(qi)源(yuan),經多(duo)次使用(yong)后,裂紋發展(zhan)形(xing)成深溝。而擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)金屬的(de)摩擦磨損,則以徑向劃道和粗糙性形(xing)式留(liu)下痕跡。此外,在軸向擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)的(de)作用(yong)下,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊被壓(ya)(ya)縮,尺寸減小。
圖7-49所示為擠(ji)壓(ya)墊(dian)錐形表面的磨(mo)損和(he)開(kai)裂(lie)情況。從圖7-49可以看(kan)出,擠(ji)壓(ya)墊(dian)工作最高的錐形頂部是(shi)裂(lie)紋的起源,擠(ji)壓(ya)墊(dian)經多次使用(yong)后裂(lie)紋發展形成深(shen)溝,而擠(ji)壓(ya)金屬的摩擦和(he)磨(mo)損則(ze)以劃道(dao)和(he)粗紋形式留下痕跡。此外,在軸向擠(ji)壓(ya)力(li)的作用(yong)下,擠(ji)壓(ya)墊(dian)被(bei)壓(ya)縮和(he)尺寸變(bian)小。
擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的邊緣倒成圓角,有利于提高(gao)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的使(shi)用(yong)壽(shou)命。5~6個(或更(geng)多個)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊輪流使(shi)用(yong),使(shi)其在每次工作后能得到充分(fen)的冷卻(que),也(ye)有利于擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊壽(shou)命的提高(gao)。
對于非開裂性損壞的(de)擠壓(ya)墊可(ke)以采用焊條焊接的(de)方(fang)法進行修補(bu)。