不銹鋼管擠壓(ya)(ya)模(mo)是擠壓(ya)(ya)工模(mo)具(ju)中最易(yi)損壞的(de)模(mo)具(ju)。只有(you)在具(ju)有(you)擠壓(ya)(ya)模(mo)的(de)使用(yong)過程中所承受的(de)負荷和溫度變(bian)化(hua)方(fang)面(mian)的(de)數據的(de)條件下，才能有(you)充分的(de)根據來選擇制造擠壓(ya)(ya)模(mo)的(de)材料。
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)鋼管科學研究所和尼科波爾南方不銹(xiu)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(ding)(ding)擠(ji)壓模截面上(shang)各(ge)點(dian)（圖(tu)7-41)的(de)(de)(de)溫度(du)，采用帶有熱電(dian)偶槽的(de)(de)(de)分塊結(jie)構的(de)(de)(de)模子(zi)，帶有直徑為0.3~0.5mm導(dao)線的(de)(de)(de)Cr-Al熱電(dian)偶安(an)(an)放在(zai)模子(zi)壓縮錐的(de)(de)(de)起(qi)點(dian)和(he)中(zhong)點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓錐到(dao)定(ding)(ding)徑帶的(de)(de)(de)過(guo)渡(du)處（點(dian)3)和(he)模壁內（點(dian)4).在(zai)點(dian)1~3的(de)(de)(de)熱電(dian)偶的(de)(de)(de)端點(dian)安(an)(an)置在(zai)距(ju)離模子(zi)表面深度(du)1.5mm處。焊接(jie)(jie)好已接(jie)(jie)上(shang)導(dao)線的(de)(de)(de)熱電(dian)偶，用由(you)氧(yang)化鋁和(he)水(shui)玻璃的(de)(de)(de)混合物(wu)制成的(de)(de)(de)絕緣物(wu)質填滿(man)熱電(dian)偶槽。然(ran)后把兩塊半(ban)模焊接(jie)(jie)起(qi)來。
為了(le)校準熱電(dian)偶，把裝配好(hao)的(de)模子(zi)放(fang)在有固(gu)定溫(wen)度的(de)恒溫(wen)器中(zhong)。熱電(dian)偶測(ce)出數值的(de)記錄(lu)由H-700示(shi)波器完成，在記錄(lu)溫(wen)度的(de)同時還記錄(lu)了(le)擠(ji)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)別測量擠(ji)壓(ya)模溫度的試(shi)驗是(shi)在擠(ji)壓(ya)鉬合(he)金ZrMo-2A時(shi)進行(xing)的。鉬合(he)金擠(ji)壓(ya)時(shi)，采用石墨墊進行(xing)無(wu)壓(ya)余(yu)擠(ji)壓(ya)。
研究(jiu)了擠壓(ya)(ya)模受熱程度與所用玻璃潤滑劑的(de)黏度、延(yan)伸系數、擠壓(ya)(ya)速度和(he)其(qi)他參數之間的(de)關系。擠壓(ya)(ya)時(shi)擠壓(ya)(ya)模的(de)受熱情(qing)況示于圖7-41.
在(zai)(zai)采(cai)用(yong)(yong)(yong)玻璃(li)潤(run)(run)滑(hua)劑擠壓(ya)(ya)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)坯料的(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)下，擠壓(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)一般情況(kuang)示于圖7-41,由圖可知：（1)擠壓(ya)(ya)之前擠壓(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)上存在(zai)(zai)著體積(ji)上不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)場，這是在(zai)(zai)冷模(mo)(mo)(mo)子(zi)與(yu)被(bei)加熱(re)到350℃的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)筒接(jie)觸之后建立的(de)(de)(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)(da)受(shou)熱(re)（約280℃)發(fa)生在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)同擠壓(ya)(ya)筒直(zhi)接(jie)接(jie)觸的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位(wei)(wei)（點(dian)1),而最(zui)小受(shou)熱(re)發(fa)生在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)內(nei)部(bu)（點(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)過(guo)程中，來自(zi)變形坯料的(de)(de)(de)(de)(de)流作用(yong)(yong)(yong)到模(mo)(mo)(mo)子(zi)上，此熱(re)流經(jing)過(guo)潤(run)(run)滑(hua)墊發(fa)生作用(yong)(yong)(yong)，而潤(run)(run)滑(hua)墊的(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)(du)從(cong)點(dian)1到點(dian)3逐漸(jian)減(jian)小。因(yin)此，模(mo)(mo)(mo)子(zi)工作圓(yuan)錐表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)是不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)。最(zui)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)增加ΔT發(fa)生在(zai)(zai)圓(yuan)錐部(bu)位(wei)(wei)到定(ding)徑帶的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)渡處(chu)(chu)（點(dian)3),此處(chu)(chu)潤(run)(run)滑(hua)劑層最(zui)薄。在(zai)(zai)表面(mian)(mian)層，該(gai)區域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)增加到300℃,而在(zai)(zai)深度(du)(du)1.5mm處(chu)(chu)T3為200℃.在(zai)(zai)點(dian)1和點(dian)2處(chu)(chu)，ΔT的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)不(bu)(bu)超過(guo)20~30℃.因(yin)此，模(mo)(mo)(mo)子(zi)上最(zui)大(da)(da)受(shou)熱(re)處(chu)(chu)是區域(yu)3,該(gai)處(chu)(chu)表面(mian)(mian)層的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)達500℃,在(zai)(zai)深度(du)(du)1.5mm的(de)(de)(de)(de)(de)層面(mian)(mian)平均溫(wen)度(du)(du)為400℃.
試(shi)驗時(shi)，采用(yong)以下材料制作擠壓模(mo)具(ju)：GW工(gong)具(ju)鋼(gang)、鎳基和(he)難熔金屬為基的(de)耐熱合金。這些(xie)材料的(de)強度(du)極限σ,和(he)溫度(du)的(de)關(guan)系示于圖(tu)7-42.從(cong)圖(tu)中可以看出，熱穩定性最好的(de)工(gong)具(ju)鋼(gang)3Cr2W8V可以應用(yong)在不超過600℃的(de)受熱溫度(du)下，超過該溫度(du)將(jiang)引(yin)起此鋼(gang)強度(du)極限的(de)急劇下降。
鎳基耐(nai)熱合金(jin)在(zai)800℃下可以(yi)保(bao)持(chi)足夠(gou)高的強(qiang)度(du)。在(zai)加熱到900℃時，這類合金(jin)還(huan)可以(yi)在(zai)不超過600MPa的載荷下工作。
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(le)(le)確定圖7-41試驗(yan)材料(liao)的(de)耐磨性，將其制作成(cheng)模環進行試驗(yan)。模環由(you)(you)鉬合金(jin)ZrMo-2A和(he)ZrMo-5、高溫合金(jin)CrNi5NbWMoCoAl和(he)ЖSi6CoP以(yi)及工具鋼3Cr2W8V制成(cheng)。另外還(huan)試驗(yan)了(le)(le)硬(ying)質合金(jin)WCo25B模環。套環由(you)(you)3Cr2W8V 鋼制成(cheng)并(bing)經(jing)熱處理，HRC=42~44.各種材料(liao)的(de)模環的(de)硬(ying)度列于(yu)表7-7中。
模(mo)(mo)環(huan)(huan)以(yi)0.08~0.10mm的(de)(de)過盈(ying)量(liang)(liang)被壓(ya)入套環(huan)(huan)中。以(yi)模(mo)(mo)孔直徑的(de)(de)變化(hua)作(zuo)為評定模(mo)(mo)子(zi)磨損的(de)(de)標準。采(cai)用最(zui)佳(jia)成分的(de)(de)潤(run)滑劑在擠壓(ya)不銹鋼坯料(liao)的(de)(de)條件下進行試驗。為了(le)研究模(mo)(mo)環(huan)(huan)在更(geng)加嚴酷(ku)的(de)(de)工作(zuo)條件下工作(zuo)的(de)(de)情況，進行了(le)無(wu)潤(run)滑劑擠壓(ya)試驗。此時(shi)在模(mo)(mo)子(zi)點3部位的(de)(de)受熱溫度達到800~900℃.組合模(mo)(mo)的(de)(de)試驗表(biao)明，在第一(yi)批材料(liao)擠壓(ya)后(hou)，鉬合金模(mo)(mo)環(huan)(huan)的(de)(de)過盈(ying)量(liang)(liang)減少，并(bing)發(fa)(fa)現(xian)模(mo)(mo)孔直徑略有減小(xiao)；但(dan)在以(yi)后(hou)的(de)(de)數次擠壓(ya)后(hou)，模(mo)(mo)孔沒有發(fa)(fa)生變化(hua)，模(mo)(mo)環(huan)(huan)出現(xian)破裂，而模(mo)(mo)環(huan)(huan)裂紋的(de)(de)存在卻沒有影響其工作(zuo)能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生了(le)帶有相應的(de)模孔直徑(jing)不(bu)大地(di)減小。但此過程沒(mei)有伴(ban)隨模環(huan)裂紋的(de)形(xing)成。
硬質合金模(mo)環（WCo25B)工作(zuo)過程中并不會減(jian)小直徑(jing)，相應(ying)地，尺(chi)寸也不會改變，但經第(di)一次擠壓后(hou)，模(mo)環表面會產生網狀裂(lie)紋。
鉬(mu)合(he)金模環由于減(jian)(jian)(jian)徑引起的直徑最大減(jian)(jian)(jian)小(xiao)值(zhi)為0.25mm,而鎳合(he)金為0.1mm.在隨后的3~5次(ci)擠壓時（用潤滑劑），鎳合(he)金模環孔徑停止(zhi)減(jian)(jian)(jian)小(xiao)，而鉬(mu)合(he)金模環仍有減(jian)(jian)(jian)徑，直至10次(ci)擠壓后才停止(zhi)。
為了更加廣(guang)泛地試(shi)驗鎳(nie)基高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金模(mo)環(huan)的(de)耐磨性，在巴(ba)爾金中(zhong)央(yang)黑色冶金科(ke)學(xue)研究院進行的(de)雙金屬型材的(de)半工業(ye)性生產中(zhong)，采用(yong)帶(dai)有CrNi56WMoCoAl合(he)金模(mo)環(huan)，經受(shou)100次以上的(de)擠(ji)壓而無明顯的(de)磨損。KSi6CoP合(he)金模(mo)環(huan)用(yong)于(yu)擠(ji)壓高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金Эи929試(shi)驗表明，模(mo)環(huan)在擠(ji)壓70次以后，實際上模(mo)孔尺寸(cun)沒(mei)有改變。
在擠壓(ya)難熔合金坯料時(shi)，采用鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模(mo)環(huan)。為(wei)了(le)防(fang)止模(mo)環(huan)減徑，模(mo)環(huan)要在低于再結晶溫(wen)度下進行(xing)預變形(xing)。
帶有(you)以上材料(liao)模環(huan)的(de)(de)組(zu)合(he)模在(zai)擠(ji)壓鉬和鎢坯料(liao)時，加熱溫度為(wei)1300℃.ZrMo-2A合(he)金模環(huan)在(zai)第一次擠(ji)壓后(hou)，直徑(jing)增(zeng)加了(le)0.8~1.0mm,當擠(ji)壓溫度提高(gao)到1500~1600℃時，模環(huan)孔徑(jing)增(zeng)加達2.0mm,即發生了(le)強烈的(de)(de)熱磨損。帶ZrMo-5合(he)金模環(huan)的(de)(de)組(zu)合(he)模顯示出比較(jiao)高(gao)的(de)(de)耐磨性(xing)，被用于擠(ji)壓加熱到1400℃的(de)(de)鎢坯料(liao)，經5次擠(ji)壓后(hou)，模環(huan)的(de)(de)磨損為(wei)0.1mm.
ZrMoW-70合金模環用于擠(ji)壓鉬(mu)合金坯料時，加熱溫度為1300℃,發生(sheng)的(de)模徑減徑量在擠(ji)壓3次后為1.1mm.
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難熔合金時(shi)，加熱溫度為(wei)1300~1700℃,采用(yong)裝(zhuang)有22CrSi陶瓷材料模(mo)環(huan)的(de)組合模(mo)，絕(jue)對不會產生(sheng)模(mo)孔尺寸的(de)改變。但此種材料模(mo)環(huan)的(de)機械強(qiang)度不高，經常在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)周期(qi)結(jie)束(shu)時(shi)，由(you)于橫梁和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)碰撞(zhuang)震動而破(po)壞，或當采用(yong)石墨墊進行無壓(ya)余擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)，在(zai)金屬從模(mo)孔擠(ji)(ji)(ji)出的(de)瞬間，模(mo)環(huan)即發生(sheng)破(po)壞。表(biao)7-8為(wei)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難熔金屬坯料時(shi)模(mo)環(huan)的(de)使用(yong)壽命試驗結(jie)果(guo)。
