不銹鋼管擠(ji)(ji)壓時(shi),擠(ji)(ji)壓墊置于坯料和(he)擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)(gan)之(zhi)間,起著保護(hu)擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)(gan)的(de)(de)作用,使擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)(gan)不與高溫(wen)坯料直接接觸,以免(mian)擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)(gan)受到(dao)高溫(wen)坯料的(de)(de)熱(re)影響。并且,擠(ji)(ji)壓墊和(he)擠(ji)(ji)壓筒及擠(ji)(ji)壓芯棒之(zhi)間的(de)(de)精確配合(he),減輕了(le)擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)(gan)前進時(shi)的(de)(de)摩擦力和(he)磨(mo)損,同時(shi)也防(fang)止了(le)金屬黏(nian)結在擠(ji)(ji)壓桿(gan)(gan)(gan)上,使擠(ji)(ji)壓墊和(he)壓余的(de)(de)分離更(geng)加容易進行。
在不銹鋼管擠(ji)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. 擠壓墊的(de)種類和(he)結構形(xing)式
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的結構主要有在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)實心(xin)型(xing)材(cai)時(shi)(shi)用的整體型(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)和在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋼管及(ji)空(kong)心(xin)型(xing)材(cai)時(shi)(shi)用的帶(dai)有芯棒孔(kong)的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)兩種。
另(ling)外,擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)按其在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)時和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)的(de)連接形式(shi)又(you)有與擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)牢固(gu)連接和(he)沒有連接呈自由狀(zhuang)態的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)兩種。
借助于(yu)連(lian)接(jie)螺(luo)紋和(he)擠(ji)壓(ya)桿牢固連(lian)接(jie)的擠(ji)壓(ya)墊,通常用于(yu)小(xiao)型擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)或立式機(ji)(ji)械擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)上。這種擠(ji)壓(ya)墊也稱為桿頭,可(ke)連(lian)續使用直至磨損或破(po)壞。
和擠壓(ya)(ya)桿沒有任何固(gu)定連接,完(wan)全呈自(zi)由狀態(tai)的擠壓(ya)(ya)墊(dian),在(zai)現(xian)代大型(xing)臥式(shi)擠壓(ya)(ya)機上一般(ban)都采(cai)用(yong)這種類型(xing)的擠壓(ya)(ya)墊(dian)。而且(qie)使用(yong)時往往采(cai)用(yong)由5~8個擠壓(ya)(ya)墊(dian)組成一組的套墊(dian)輪流使用(yong)。這樣,在(zai)使用(yong)過程中可以通(tong)過空氣或(huo)水浴進行冷卻,使擠壓(ya)(ya)墊(dian)的工作(zuo)溫度保持在(zai)150~200℃.提高(gao)了(le)擠壓(ya)(ya)墊(dian)的使用(yong)壽命。
按照擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)的結構(gou)(gou)形(xing)狀(zhuang),可分為平墊(dian)(dian)(dian)、錐(zhui)形(xing)墊(dian)(dian)(dian)、凹形(xing)墊(dian)(dian)(dian)和帶(dai)溝槽的擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)等五種(zhong)結構(gou)(gou)形(xing)狀(zhuang),如圖(tu)(tu)7-45和圖(tu)(tu)7-46所示。圖(tu)(tu)7-46所示為一般(ban)臥式(shi)管型(xing)材擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機采用(yong)的擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)結構(gou)(gou)形(xing)式(shi)。為了(le)減小(xiao)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)與(yu)(yu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒內襯之間的接觸(chu)表面(mian),采用(yong)帶(dai)溝槽的擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)(圖(tu)(tu)7-46(b)、圖(tu)(tu)7-46(c)、圖(tu)(tu)7-46(d));為了(le)減小(xiao)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)余料的厚(hou)度,將擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)前端面(mian)做成具有與(yu)(yu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模形(xing)狀(zhuang)相(xiang)適應(ying)的形(xing)狀(zhuang)(圖(tu)(tu)7-46(c)、圖(tu)(tu)7-46(d))的錐(zhui)形(xing)墊(dian)(dian)(dian);在要求(qiu)實現沒有擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)縮尾(wei)的條件下(xia),采用(yong)帶(dai)有凸形(xing)端面(mian)的擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)(圖(tu)(tu)7-46(b)、圖(tu)(tu)7-46(e));為了(le)防止在切壓(ya)余前,擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)和壓(ya)余過早(zao)分離,采用(yong)圓周刻槽的擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)(圖(tu)(tu)7-45(b)).
帶有(you)溝槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)除了(le)(le)避免高溫坯料(liao)對(dui)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)(gan)的(de)(de)熱作用,以及(ji)與擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)、擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)芯棒的(de)(de)緊(jin)密配(pei)合,降低(di)了(le)(le)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)(gan)對(dui)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)內壁的(de)(de)摩擦力,減小了(le)(le)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)(gan)的(de)(de)磨損,并(bing)防(fang)止(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)黏在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)(gan)上之外,更主要的(de)(de)是在自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)制(zhi)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機上,防(fang)止(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)過早地(di)(di)自(zi)動(dong)分(fen)離,而使擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)結束后壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)緊(jin)貼(tie)在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模座上,導(dao)致當擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)回程50m時,無法帶離壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)并(bing)為壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)的(de)(de)鋸(ju)切留出下鋸(ju)的(de)(de)空間(jian),而影響(xiang)到擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機自(zi)動(dong)化(hua)操作的(de)(de)連續(xu)進行。采用帶溝槽(cao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian),能有(you)效地(di)(di)防(fang)止(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余(yu)(yu)和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的(de)(de)過早分(fen)離。
在設(she)計帶(dai)溝槽(cao)的(de)擠壓(ya)墊(dian)(dian)時(shi),溝槽(cao)的(de)深(shen)(shen)度和(he)個(ge)數(shu)(shu)應適當。溝槽(cao)的(de)個(ge)數(shu)(shu)太多和(he)深(shen)(shen)度太深(shen)(shen),都(dou)會導致壓(ya)余和(he)擠壓(ya)墊(dian)(dian)的(de)分離困難(nan);而溝槽(cao)的(de)數(shu)(shu)量太少,或深(shen)(shen)度太淺,則無法達(da)到應有的(de)效(xiao)果(guo)。
2. 擠(ji)壓墊的(de)設(she)計
擠(ji)(ji)壓(ya)墊的主(zhu)要工(gong)藝(yi)尺寸是其(qi)工(gong)作直徑和高度。擠(ji)(ji)壓(ya)墊的工(gong)作直徑d,取擠(ji)(ji)壓(ya)筒內(nei)襯的直徑Dk減去工(gong)藝(yi)間隙a之差值,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(ya)墊(dian)的高(gao)度(du)h為: h≤d
在設計計算時(shi),方法(fa)同擠壓桿(gan)壓縮端面的(de)計算。允(yun)許的(de)單位壓應力是相應熱強度鋼的(de)屈(qu)服極限或其(qi)強度極限的(de)0.90~0.95倍,對于有大(da)孔的(de)大(da)型擠壓墊,計算時(shi)同時(shi)要考慮薄片的(de)公式進(jin)行彎曲強度校核(he)。
根(gen)據經驗,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的(de)尺寸可(ke)根(gen)據擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)和(he)(he)芯棒(bang)(bang)來(lai)決定。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)和(he)(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)之間(jian)(jian)(jian)的(de)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)取0.5~1.5mm;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)和(he)(he)芯棒(bang)(bang)之間(jian)(jian)(jian)的(de)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)取0.5~2.0mm,盡(jin)可(ke)能取小(xiao)(xiao)值,這是保(bao)證(zheng)鋼管壁厚均勻的(de)措施之一,但間(jian)(jian)(jian)隙(xi)太小(xiao)(xiao)或配(pei)合不當,會引起“卡(ka)墊(dian)(dian)”現(xian)象;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的(de)厚度一般取50~120mm,約為(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)直徑(jing)(jing)(jing)的(de)三分之一;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)兩端平面必須平行;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)應耐(nai)磨(mo),硬度HRC為(wei)48~52.擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)直徑(jing)(jing)(jing)與坯(pi)料直徑(jing)(jing)(jing),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)直徑(jing)(jing)(jing)之間(jian)(jian)(jian)的(de)關系(xi)見表7-9.
3. 擠壓墊的(de)使用壽(shou)命(ming)
在現代臥式管型材(cai)擠壓機上,采用熱(re)模(mo)鋼(如3Cr2W8V或4CrW2Si)制(zhi)作的擠壓墊的使用壽命:
當擠壓(ya)碳素鋼(gang)管時約為500~600次/只(zhi),擠壓(ya)不銹鋼(gang)管時為150~200次/只(zhi)。
a. 擠壓墊(dian)制造時的機加工公差
擠(ji)壓墊制造時(shi)的機加(jia)工(gong)公差:外徑(jing)公差為(wei)±0.3mm;當d=40~100mm時(shi)內(nei)徑(jing)公差為(wei)+0.2mm,當d>101mm時(shi)內(nei)徑(jing)公差為(wei)+0.3mm;厚度公差為(wei)±0.1mm.
b. 擠(ji)壓墊的損壞形式
擠(ji)壓(ya)墊的(de)使用壽命與(yu)擠(ji)壓(ya)墊的(de)材(cai)料(liao)、擠(ji)壓(ya)坯料(liao)的(de)性(xing)能和擠(ji)壓(ya)工藝參數有關,一(yi)般(ban)為(wei)50~300次/只。
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)一直處在(zai)高溫(wen)高壓(ya)(ya)(ya)的條(tiao)件下工作。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的前錐(zhui)形(xing)端(duan)面(mian)(mian)長時(shi)間(jian)地與高溫(wen)坯料接觸,導(dao)致(zhi)其(qi)機械強度喪失。同時(shi)受到坯料端(duan)面(mian)(mian)變(bian)形(xing)金屬向中(zhong)心(xin)流動時(shi)的強烈沖刷,引起(qi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)棱(leng)緣的變(bian)形(xing)和黏結。當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)將(jiang)近結束時(shi),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的變(bian)形(xing)區移動至陷入變(bian)形(xing)錐(zhui)的“死區”內,進一步加劇了邊(bian)(bian)緣的損壞。同時(shi),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的邊(bian)(bian)緣金屬逐漸向變(bian)形(xing)區的塑性金屬的旁(pang)邊(bian)(bian)彎曲。當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)熱(re)處理后(hou)的硬(ying)度過高或遭受不均勻(yun)的急冷(leng)時(shi),會引起(qi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)(dian)的開裂。
圖(tu)7-47所示為(wei)臥式(shi)鋼管(guan)型材(cai)擠(ji)壓(ya)機(ji)的(de)(de)擠(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)。圖(tu)7-48所示為(wei)擠(ji)壓(ya)時擠(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)形(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)(de)改變狀(zhuang)況(kuang)。擠(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)工作(zuo)溫度最(zui)高(gao)的(de)(de)錐(zhui)形(xing)(xing)頂部(bu)是裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)起源(yuan),經多次使用(yong)后,裂(lie)紋(wen)(wen)發展(zhan)形(xing)(xing)成(cheng)深溝(gou)。而擠(ji)壓(ya)金屬的(de)(de)摩(mo)擦(ca)磨損(sun),則以徑向劃道(dao)和粗糙性形(xing)(xing)式(shi)留(liu)下痕(hen)跡。此外,在(zai)軸向擠(ji)壓(ya)力的(de)(de)作(zuo)用(yong)下,擠(ji)壓(ya)墊(dian)(dian)(dian)被壓(ya)縮(suo),尺寸減小(xiao)。
圖(tu)7-49所示為擠(ji)壓墊錐形(xing)(xing)表面的磨損和開裂(lie)(lie)情況。從圖(tu)7-49可(ke)以看出,擠(ji)壓墊工(gong)作(zuo)最高的錐形(xing)(xing)頂部是裂(lie)(lie)紋的起(qi)源,擠(ji)壓墊經多次使用后裂(lie)(lie)紋發展形(xing)(xing)成深溝,而擠(ji)壓金屬的摩(mo)擦和磨損則以劃道和粗紋形(xing)(xing)式留(liu)下(xia)(xia)痕跡。此外(wai),在(zai)軸向擠(ji)壓力的作(zuo)用下(xia)(xia),擠(ji)壓墊被壓縮和尺寸(cun)變(bian)小。
擠壓墊(dian)的邊緣(yuan)倒(dao)成圓角,有利于(yu)提(ti)高(gao)擠壓墊(dian)的使用壽命。5~6個(ge)(或更多個(ge))擠壓墊(dian)輪流使用,使其在(zai)每(mei)次工(gong)作后能得到充分的冷卻(que),也有利于(yu)擠壓墊(dian)壽命的提(ti)高(gao)。
對(dui)于非開裂性損壞的擠壓墊可以采(cai)用焊條焊接的方法進行修(xiu)補。