不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管擠壓(ya)(ya)(ya)模(mo)是(shi)擠壓(ya)(ya)(ya)工模(mo)具(ju)中最易損壞的(de)(de)(de)模(mo)具(ju)。只(zhi)有在具(ju)有擠壓(ya)(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)(de)使用過(guo)程中所承受的(de)(de)(de)負荷和(he)溫度變化方面的(de)(de)(de)數據的(de)(de)(de)條件下，才(cai)能(neng)有充分的(de)(de)(de)根據來選擇制造擠壓(ya)(ya)(ya)模(mo)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(bu)銹(xiu)鋼管科學研究所和尼科波爾南方不(bu)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(que)定擠壓模截面上各點（圖7-41)的(de)溫度(du)，采用(yong)帶(dai)有(you)熱(re)電(dian)偶槽的(de)分(fen)塊結構的(de)模子(zi)，帶(dai)有(you)直徑(jing)為0.3~0.5mm導(dao)線的(de)Cr-Al熱(re)電(dian)偶安(an)放在模子(zi)壓縮錐(zhui)的(de)起點和中點（點1、點2),圓錐(zhui)到定徑(jing)帶(dai)的(de)過渡處（點3)和模壁(bi)內(nei)（點4).在點1~3的(de)熱(re)電(dian)偶的(de)端(duan)點安(an)置在距離(li)模子(zi)表面深(shen)度(du)1.5mm處。焊接(jie)好已(yi)接(jie)上導(dao)線的(de)熱(re)電(dian)偶，用(yong)由氧(yang)化(hua)鋁和水玻(bo)璃的(de)混合物制成的(de)絕緣物質填(tian)滿熱(re)電(dian)偶槽。然后把(ba)兩塊半模焊接(jie)起來(lai)。
為了校準熱(re)電偶，把(ba)裝配(pei)好的(de)(de)(de)模子(zi)放在有固定溫(wen)度的(de)(de)(de)恒溫(wen)器中。熱(re)電偶測出(chu)數值的(de)(de)(de)記錄(lu)由H-700示波(bo)器完成，在記錄(lu)溫(wen)度的(de)(de)(de)同時(shi)還(huan)記錄(lu)了擠壓力(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。
個別(bie)測(ce)量(liang)擠壓(ya)模溫(wen)度(du)的試驗是在(zai)擠壓(ya)鉬(mu)合(he)金ZrMo-2A時(shi)進(jin)(jin)行(xing)的。鉬(mu)合(he)金擠壓(ya)時(shi)，采用(yong)石墨墊進(jin)(jin)行(xing)無(wu)壓(ya)余擠壓(ya)。
研究了(le)擠壓(ya)模受(shou)熱(re)程度與所(suo)用玻(bo)璃潤滑(hua)劑(ji)的(de)(de)黏度、延伸系數、擠壓(ya)速(su)度和其(qi)他參數之間(jian)的(de)(de)關系。擠壓(ya)時擠壓(ya)模的(de)(de)受(shou)熱(re)情況示(shi)于(yu)圖7-41.
在(zai)(zai)采用玻璃潤滑(hua)劑(ji)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)不(bu)銹鋼坯料的(de)(de)(de)條件下，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)受(shou)熱的(de)(de)(de)一般情況示于圖(tu)7-41,由(you)圖(tu)可知：（1)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)之(zhi)前擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)上(shang)存在(zai)(zai)著體(ti)積上(shang)不(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)熱場(chang)，這是(shi)在(zai)(zai)冷模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)與被加熱到(dao)(dao)350℃的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒接觸(chu)之(zhi)后建立(li)的(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)的(de)(de)(de)最(zui)大(da)受(shou)熱（約280℃)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)同擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒直接接觸(chu)的(de)(de)(de)部位（點(dian)(dian)1),而(er)(er)最(zui)小受(shou)熱發(fa)(fa)(fa)生(sheng)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)內(nei)部（點(dian)(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)中，來自變形坯料的(de)(de)(de)流作(zuo)用到(dao)(dao)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)上(shang)，此(ci)熱流經過潤滑(hua)墊(dian)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)作(zuo)用，而(er)(er)潤滑(hua)墊(dian)的(de)(de)(de)厚度(du)(du)從(cong)點(dian)(dian)1到(dao)(dao)點(dian)(dian)3逐漸減小。因此(ci)，模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)工(gong)作(zuo)圓錐(zhui)(zhui)表(biao)面的(de)(de)(de)受(shou)熱是(shi)不(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)。最(zui)大(da)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)增加ΔT發(fa)(fa)(fa)生(sheng)在(zai)(zai)圓錐(zhui)(zhui)部位到(dao)(dao)定徑帶(dai)的(de)(de)(de)過渡處（點(dian)(dian)3),此(ci)處潤滑(hua)劑(ji)層(ceng)最(zui)薄。在(zai)(zai)表(biao)面層(ceng)，該區域的(de)(de)(de)溫度(du)(du)增加到(dao)(dao)300℃,而(er)(er)在(zai)(zai)深度(du)(du)1.5mm處T3為200℃.在(zai)(zai)點(dian)(dian)1和點(dian)(dian)2處，ΔT的(de)(de)(de)數(shu)值不(bu)超過20~30℃.因此(ci)，模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)上(shang)最(zui)大(da)受(shou)熱處是(shi)區域3,該處表(biao)面層(ceng)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)達500℃,在(zai)(zai)深度(du)(du)1.5mm的(de)(de)(de)層(ceng)面平(ping)均溫度(du)(du)為400℃.
試驗時，采用以(yi)下(xia)(xia)材(cai)料制作擠壓模具：GW工(gong)具鋼、鎳基和(he)難熔金屬為(wei)基的耐(nai)熱合(he)金。這些材(cai)料的強度極(ji)限σ,和(he)溫度的關系示(shi)于圖(tu)7-42.從圖(tu)中可(ke)以(yi)看出，熱穩定性最好(hao)的工(gong)具鋼3Cr2W8V可(ke)以(yi)應用在(zai)不超(chao)過600℃的受(shou)熱溫度下(xia)(xia)，超(chao)過該溫度將(jiang)引起此鋼強度極(ji)限的急劇下(xia)(xia)降。
鎳基耐熱合金(jin)(jin)在800℃下(xia)可以(yi)(yi)保持(chi)足夠高的(de)強度。在加熱到(dao)900℃時，這類合金(jin)(jin)還可以(yi)(yi)在不超過600MPa的(de)載荷下(xia)工(gong)作。
鉬基高溫合(he)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(wei)了確定圖7-41試驗(yan)材料的耐磨性，將其(qi)制(zhi)作成(cheng)模環(huan)進行試驗(yan)。模環(huan)由鉬合(he)(he)金ZrMo-2A和(he)(he)ZrMo-5、高溫(wen)合(he)(he)金CrNi5NbWMoCoAl和(he)(he)ЖSi6CoP以及工具鋼3Cr2W8V制(zhi)成(cheng)。另外還試驗(yan)了硬質合(he)(he)金WCo25B模環(huan)。套(tao)環(huan)由3Cr2W8V 鋼制(zhi)成(cheng)并經熱處理，HRC=42~44.各(ge)種(zhong)材料的模環(huan)的硬度列于表7-7中。
模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)以0.08~0.10mm的(de)(de)過(guo)(guo)盈量被壓(ya)入(ru)套(tao)環(huan)(huan)中。以模(mo)(mo)(mo)孔(kong)(kong)直徑的(de)(de)變化作(zuo)為(wei)評定(ding)模(mo)(mo)(mo)子磨損的(de)(de)標準(zhun)。采用(yong)最佳成分(fen)的(de)(de)潤滑劑(ji)在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)不銹鋼坯(pi)料的(de)(de)條件(jian)(jian)下進行試(shi)驗(yan)。為(wei)了(le)研究(jiu)模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)在(zai)更(geng)加嚴酷的(de)(de)工(gong)作(zuo)條件(jian)(jian)下工(gong)作(zuo)的(de)(de)情(qing)況，進行了(le)無潤滑劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)試(shi)驗(yan)。此時在(zai)模(mo)(mo)(mo)子點3部位的(de)(de)受熱溫度(du)達(da)到(dao)800~900℃.組(zu)合(he)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)試(shi)驗(yan)表明，在(zai)第(di)一批材料擠(ji)(ji)壓(ya)后，鉬合(he)金模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)的(de)(de)過(guo)(guo)盈量減少，并發(fa)現模(mo)(mo)(mo)孔(kong)(kong)直徑略有減小(xiao)；但在(zai)以后的(de)(de)數次擠(ji)(ji)壓(ya)后，模(mo)(mo)(mo)孔(kong)(kong)沒(mei)有發(fa)生變化，模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)出現破(po)裂，而模(mo)(mo)(mo)環(huan)(huan)裂紋的(de)(de)存(cun)在(zai)卻沒(mei)有影響其工(gong)作(zuo)能(neng)力(li)。
高溫合金(jin)CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生(sheng)了帶有相應的模孔直徑不(bu)大地減小。但此(ci)過程沒(mei)有伴隨(sui)模環(huan)裂紋的形(xing)成。
硬質合金模(mo)環（WCo25B)工(gong)作(zuo)過程(cheng)中并不會減(jian)小直徑，相(xiang)應地，尺(chi)寸也不會改變，但經第(di)一(yi)次擠壓后，模(mo)環表(biao)面會產(chan)生(sheng)網狀(zhuang)裂紋。
鉬合(he)金(jin)模環(huan)由于減(jian)徑引起的直(zhi)徑最大減(jian)小值為0.25mm,而(er)鎳合(he)金(jin)為0.1mm.在隨(sui)后的3~5次擠壓(ya)時(shi)（用潤滑(hua)劑），鎳合(he)金(jin)模環(huan)孔(kong)徑停止減(jian)小，而(er)鉬合(he)金(jin)模環(huan)仍有減(jian)徑，直(zhi)至10次擠壓(ya)后才(cai)停止。
為了更加廣泛地(di)試驗(yan)鎳基(ji)高(gao)溫合(he)金模環的(de)耐磨性(xing)，在(zai)巴爾金中央(yang)黑色冶(ye)金科學研究院(yuan)進(jin)行的(de)雙金屬型材的(de)半工業性(xing)生產中，采用帶有CrNi56WMoCoAl合(he)金模環，經受100次以上(shang)的(de)擠(ji)壓而無明(ming)顯的(de)磨損。KSi6CoP合(he)金模環用于擠(ji)壓高(gao)溫合(he)金Эи929試驗(yan)表明(ming)，模環在(zai)擠(ji)壓70次以后，實際上(shang)模孔尺(chi)寸沒有改變。
在擠壓難熔(rong)合金(jin)坯料時，采(cai)用(yong)鉬合金(jin)ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模(mo)環(huan)。為了防止模(mo)環(huan)減徑(jing)，模(mo)環(huan)要在低于再結晶溫度(du)下進(jin)行(xing)預變形。
帶有以上材料(liao)模(mo)環的(de)(de)組合模(mo)在擠(ji)壓鉬和鎢坯(pi)料(liao)時(shi)，加熱溫度(du)為(wei)1300℃.ZrMo-2A合金模(mo)環在第一次(ci)擠(ji)壓后，直徑增(zeng)加了0.8~1.0mm,當擠(ji)壓溫度(du)提(ti)高到(dao)1500~1600℃時(shi)，模(mo)環孔徑增(zeng)加達(da)2.0mm,即發生(sheng)了強烈(lie)的(de)(de)熱磨(mo)損。帶ZrMo-5合金模(mo)環的(de)(de)組合模(mo)顯(xian)示出比較高的(de)(de)耐磨(mo)性，被用于擠(ji)壓加熱到(dao)1400℃的(de)(de)鎢坯(pi)料(liao)，經5次(ci)擠(ji)壓后，模(mo)環的(de)(de)磨(mo)損為(wei)0.1mm.
ZrMoW-70合(he)金模(mo)(mo)環用于擠壓(ya)鉬(mu)合(he)金坯料(liao)時，加(jia)熱溫(wen)度為1300℃,發生的模(mo)(mo)徑(jing)減徑(jing)量在擠壓(ya)3次后為1.1mm.
擠(ji)壓(ya)難熔合(he)金時，加熱(re)溫度(du)為1300~1700℃,采用裝(zhuang)有22CrSi陶(tao)瓷材(cai)料(liao)模(mo)(mo)(mo)環的組合(he)模(mo)(mo)(mo)，絕對不(bu)會產生(sheng)模(mo)(mo)(mo)孔(kong)尺寸的改變(bian)。但此種材(cai)料(liao)模(mo)(mo)(mo)環的機械強(qiang)度(du)不(bu)高，經(jing)常(chang)在擠(ji)壓(ya)周期結(jie)束時，由于橫梁和擠(ji)壓(ya)筒的碰(peng)撞震(zhen)動而破壞，或當(dang)采用石墨墊進行(xing)無壓(ya)余(yu)擠(ji)壓(ya)時，在金屬從模(mo)(mo)(mo)孔(kong)擠(ji)出的瞬間，模(mo)(mo)(mo)環即發生(sheng)破壞。表(biao)7-8為擠(ji)壓(ya)難熔金屬坯料(liao)時模(mo)(mo)(mo)環的使用壽命(ming)試驗結(jie)果。
