早期使用的潤滑劑,曾采用“包套擠壓”不銹鋼等貴重產品,即在不銹鋼管坯料的外表面包套上一層銅,作為擠壓時的潤滑劑。20世紀20年代未,開始采用石墨、二氧化硫、滑石、鋸末、氯化鈉和重油等作為鋼質材料和各種產品擠壓時的潤滑劑。
與此同時,曾經還使用(yong)過一種“新型的(de)(de)(de)潤(run)滑工(gong)藝(yi)”,即(ji)“Cgatot工(gong)藝(yi)”作為不銹鋼管擠(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)潤(run)滑工(gong)藝(yi),即(ji)采用(yong)石墨、西麻子油和鋸末的(de)(de)(de)混合(he)物,并在其內還加(jia)入煙火(huo)、鑄成盤狀,放置在擠(ji)(ji)壓(ya)模與坯料之間。當其加(jia)熱(re)的(de)(de)(de)坯料接(jie)觸時,發生爆(bao)炸后呈粉狀涂(tu)敷(fu)在擠(ji)(ji)壓(ya)不銹鋼管坯料的(de)(de)(de)表面上作為潤(run)滑劑。
多年來,許多工業國家受到用擠壓法生產有色金屬產品的啟示,都曾經考慮,甚至試驗過用熱擠壓法來生產黑色金屬的產品,并得出了黑色金屬同有色金屬一樣可以用擠壓法來生產不銹鋼(gang)管和型鋼的結論。只是在擠壓黑色金屬時,設備容易損壞,特別是模子,常常是經過一次操作之后,就不能再使用了(圖4-1),影響了這一技術的發展。但是,人們還是不斷地進行擠壓法用于擠壓鋼質材料變形的試驗研究,因為普遍認為擠壓法如果用于黑色金屬制品的生產成功后將會意義更大。
首先是(shi)(shi)用(yong)擠(ji)壓(ya)法(fa)能像(xiang)有色金屬一樣制(zhi)(zhi)造實心(xin)和空心(xin)不規則斷面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)型材,這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)因為一些形狀復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)型鋼(gang)通常是(shi)(shi)無(wu)法(fa)用(yong)軋(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。其次是(shi)(shi)由于(yu)工(gong)業發展(zhan)需要(yao)(yao)含有大量(liang)附(fu)加元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、高性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產品(pin),而這(zhe)(zhe)類產品(pin)在軋(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)(shi)會給操作帶來(lai)很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)困難,成(cheng)材率極低或者根本(ben)就無(wu)法(fa)加工(gong)。特(te)別是(shi)(shi)當(dang)(dang)這(zhe)(zhe)類產品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)需要(yao)(yao)量(liang)不多(duo),批(pi)量(liang)很(hen)小,特(te)地為此制(zhi)(zhi)成(cheng)軋(ya)制(zhi)(zhi)設備和工(gong)具(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)很(hen)高。而對于(yu)多(duo)品(pin)種、小批(pi)量(liang)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產,擠(ji)壓(ya)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)靈(ling)活性(xing)(xing)和經(jing)濟性(xing)(xing)都是(shi)(shi)吸引人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因此,當(dang)(dang)時(shi)(shi)曾有人(ren)應用(yong)擠(ji)壓(ya)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)某些方法(fa),少量(liang)地、有條件地制(zhi)(zhi)造毛(mao)坯,但始終沒有得到過成(cheng)品(pin)。當(dang)(dang)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下認為,擠(ji)壓(ya)鋼(gang)質材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)技術(shu)問題是(shi)(shi),尋找新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模子(zi)材料以(yi)提高擠(ji)壓(ya)模的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)壽命。
1938年(nian),法國電氣化學公(gong)司研(yan)制成功(gong)一種(zhong)耐(nai)高(gao)溫(wen)的(de)合金,他(ta)們(men)以(yi)(yi)為(wei)可(ke)以(yi)(yi)用這(zhe)(zhe)種(zhong)新(xin)材料(liao)制造(zao)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模,以(yi)(yi)承(cheng)受(shou)(shou)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鋼時產生的(de)高(gao)溫(wen)和應力。于是很快開展了(le)(le)用這(zhe)(zhe)種(zhong)新(xin)材料(liao)制造(zao)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模可(ke)行性(xing)研(yan)究,并(bing)在(zai)(zai)一臺600噸小型擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上(shang)進行了(le)(le)試(shi)驗。試(shi)驗研(yan)究結果并(bing)不令人(ren)滿意(yi)。在(zai)(zai)經過了(le)(le)深入的(de)試(shi)驗研(yan)究之后,他(ta)們(men)開始(shi)認識到應該尋找一種(zhong)有效的(de)潤(run)滑方法。因(yin)為(wei)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時,存在(zai)(zai)于坯料(liao)與(yu)工具(ju)之間的(de)摩(mo)擦(ca)使擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒及(ji)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模都受(shou)(shou)到嚴重的(de)磨損。于是他(ta)們(men)試(shi)驗了(le)(le)各種(zhong)不同的(de)潤(run)滑劑,其中(zhong)包括滑石、白堊粉、石墨、硼(peng)砂(sha)以(yi)(yi)及(ji)各種(zhong)動物(wu)、植物(wu)、礦物(wu)油類。可(ke)是,無(wu)論是能(neng)耐(nai)擠(ji)溫(wen)度(du)的(de)固體油脂或者是液體油都沒能(neng)得到令人(ren)滿意(yi)的(de)效果。根據觀(guan)察,任何液體潤(run)滑劑在(zai)(zai)操(cao)作過程中(zhong),甚(shen)至在(zai)(zai)操(cao)作之前就(jiu)被擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力從模孔(kong)中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)出,因(yin)此(ci),也就(jiu)不能(neng)保(bao)證潤(run)滑的(de)效果。相反(fan),固體潤(run)滑劑(滑石、石墨)雖能(neng)冷卻(que)模子,但其腐蝕性(xing)很強,加速了(le)(le)模子的(de)磨損。
綜合(he)所有(you)的研究結果(guo)得出了結論:有(you)效(xiao)的潤(run)(run)滑劑(ji)必須在(zai)操作(zuo)溫度下(xia)具(ju)有(you)膠黏(nian)性能。在(zai)試驗(yan)過程中要保證潤(run)(run)滑劑(ji)的效(xiao)能,在(zai)與熱壞(huai)料接觸時,所使(shi)用的潤(run)(run)滑材料應該由固(gu)體狀(zhuang)態變成膠黏(nian)固(gu)體,而不是(shi)液體狀(zhuang)態。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況下(xia),膠黏(nian)的(de)潤(run)滑劑(ji)提供了適當的(de)機(ji)械(xie)阻力(li),能夠抵抗所產生的(de)壓力(li)。同時(shi)一(yi)面(mian)軟熔(rong)一(yi)面(mian)不(bu)斷(duan)地產生一(yi)層隔熱(re)的(de)膠黏(nian)薄膜(mo),裹住了擠(ji)(ji)壓條材。玻璃或(huo)在擠(ji)(ji)壓溫度下具有(you)黏(nian)性的(de)材料(如黏(nian)結劑(ji)、爐渣或(huo)者某(mou)些鹽類或(huo)鹽的(de)混合(he)物)符合(he)以上要求,同時(shi)還(huan)有(you)隔熱(re)的(de)性能,這就(jiu)(jiu)能保護工具不(bu)致高溫,同時(shi)也(ye)能防止熱(re)坯料表面(mian)的(de)冷卻。潤(run)滑劑(ji)的(de)基本原則確定之后(hou),這一(yi)新技術(shu)運(yun)用于工業中所產生的(de)許多細節向(xiang)題(ti)也(ye)就(jiu)(jiu)接(jie)著在試驗研究中逐一(yi)得(de)到解(jie)決。
法國的(de)金屬拉拔與軋(ya)制(zhi)工廠改造(zao)了(le)原來(lai)的(de)6MN(600t)擠壓(ya)機,同時,浙江至德鋼業(ye)有限公司(si)及金屬拉拔與軋(ya)制(zhi)工廠聯合共同建成了(le)一臺15MN(1500t)新(xin)(xin)式的(de)擠壓(ya)機,以(yi)便用(yong)于新(xin)(xin)工藝進(jin)行各項工業(ye)性試驗(yan)。
此后幾年(nian),金屬拉拔與(yu)軋制工(gong)廠和法(fa)國瓦魯雷克聯合公司一(yi)起共同使用6MN(600t)擠(ji)壓(ya)機和15MN(1500t)擠(ji)壓(ya)機繼(ji)續進(jin)(jin)(jin)行這一(yi)新(xin)(xin)工(gong)藝(yi)的試驗研究,在(zai)擠(ji)壓(ya)技術上(shang)及使用的材料上(shang)都(dou)進(jin)(jin)(jin)行了許(xu)多重要的改進(jin)(jin)(jin),并(bing)逐步地解決了新(xin)(xin)工(gong)藝(yi)用于(yu)工(gong)業生(sheng)產時的許(xu)多實(shi)際操作問題,創造并(bing)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步完善了鋼擠(ji)壓(ya)的新(xin)(xin)工(gong)藝(yi)。
1941年,“玻(bo)璃(li)潤滑劑(ji)高速擠壓法”專利許可證頒發給塞菲拉克(Cefilac)公司(原金屬拉拔與軋制工廠)的技術經理J.賽茹爾內(J.Sejournet),并且很快被美國、英國、西班牙、奧地利、日本、瑞典等30多個國家購買。
到(dao)(dao)了(le)20世(shi)紀50年代初期,由于相關(guan)科學技術的(de)(de)(de)進(jin)步,尤其是材(cai)料科學和無(wu)氧化加(jia)熱技術的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan),鋼擠(ji)壓的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝和設備得到(dao)(dao)進(jin)一步的(de)(de)(de)完善和提高。1951年底,世(shi)界上第一個采用“玻璃潤滑劑高速擠(ji)壓法”生產(chan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)業(ye)性(xing)生產(chan)車間在美國(guo)的(de)(de)(de)Babcock&Wilcox公司建(jian)成(cheng)投產(chan)。此后十來年間,國(guo)外的(de)(de)(de)幾乎所有的(de)(de)(de)生產(chan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)大(da)公司,都逐(zhu)漸以擠(ji)壓工(gong)(gong)(gong)藝來取代了(le)其他的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼管(guan)生產(chan)方法,包(bao)括普(pu)遍采用的(de)(de)(de)二輥(gun)斜軋穿孔工(gong)(gong)(gong)藝。
目前(qian),在國外使用的玻(bo)(bo)璃潤(run)滑(hua)劑,已經實現了專門化、系列化和多(duo)元(yuan)化。人們還在不斷地尋找高(gao)效、經濟和取材方便的玻(bo)(bo)璃潤(run)滑(hua)劑的新品(pin)種,以適應熱壓法的發展對玻(bo)(bo)璃潤(run)滑(hua)劑所(suo)提出的高(gao)效率、多(duo)品(pin)種和高(gao)質量的要求(qiu)。
表4-1 為美(mei)國 Amerex 擠壓不銹鋼管公(gong)司推(tui)薦(jian)使(shi)用的玻璃潤(run)滑劑系列,表 4-2 為美(mei)國 Amerex 公(gong)司使(shi)用玻璃潤(run)滑劑成分及性能。