不銹鋼管擠(ji)壓模(mo)是擠(ji)壓工(gong)模(mo)具中最易損壞的(de)模(mo)具。只有(you)在(zai)具有(you)擠(ji)壓模(mo)的(de)使用過程中所(suo)承(cheng)受的(de)負荷(he)和溫度(du)變化(hua)方面的(de)數據(ju)的(de)條件下，才能有(you)充(chong)分(fen)的(de)根據(ju)來選擇制(zhi)造擠(ji)壓模(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，全蘇不銹鋼(gang)管(guan)科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼(gang)管(guan)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(wei)了確定擠(ji)壓(ya)模截面上各(ge)點(dian)（圖7-41)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，采用帶有熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)偶(ou)槽的(de)(de)分塊結構的(de)(de)模子(zi)，帶有直徑為(wei)0.3~0.5mm導(dao)線(xian)的(de)(de)Cr-Al熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)偶(ou)安放在模子(zi)壓(ya)縮錐的(de)(de)起(qi)點(dian)和(he)中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓錐到定徑帶的(de)(de)過渡處（點(dian)3)和(he)模壁內（點(dian)4).在點(dian)1~3的(de)(de)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)偶(ou)的(de)(de)端(duan)點(dian)安置在距離模子(zi)表面深度(du)(du)1.5mm處。焊(han)接(jie)好已接(jie)上導(dao)線(xian)的(de)(de)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)偶(ou)，用由氧化鋁和(he)水玻(bo)璃(li)的(de)(de)混(hun)合物制(zhi)成的(de)(de)絕緣物質填滿熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)偶(ou)槽。然后把(ba)兩塊半模焊(han)接(jie)起(qi)來(lai)。
為(wei)了(le)校準熱電偶，把(ba)裝配好的(de)(de)(de)模子放(fang)在有固定溫(wen)度的(de)(de)(de)恒溫(wen)器中(zhong)。熱電偶測出(chu)數值的(de)(de)(de)記(ji)錄由H-700示波器完成，在記(ji)錄溫(wen)度的(de)(de)(de)同時還記(ji)錄了(le)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。
個別測量擠(ji)壓(ya)模溫度(du)的(de)試驗(yan)是在擠(ji)壓(ya)鉬合金ZrMo-2A時進行的(de)。鉬合金擠(ji)壓(ya)時，采用石墨(mo)墊進行無壓(ya)余擠(ji)壓(ya)。
研究了擠(ji)壓模受熱程度與所用玻璃潤滑(hua)劑的(de)黏度、延伸系數(shu)、擠(ji)壓速(su)度和其他參數(shu)之間的(de)關系。擠(ji)壓時(shi)擠(ji)壓模的(de)受熱情(qing)況示于圖7-41.
在(zai)采用玻璃(li)潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)擠壓(ya)不銹(xiu)鋼(gang)坯料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)下，擠壓(ya)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)受熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)般(ban)情況(kuang)示于圖7-41,由圖可知：（1)擠壓(ya)之前擠壓(ya)模(mo)(mo)(mo)上存在(zai)著體積上不均(jun)(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)場，這是在(zai)冷模(mo)(mo)(mo)子與被(bei)加(jia)熱(re)到(dao)350℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)筒接(jie)(jie)觸之后建立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)大受熱(re)（約280℃)發生在(zai)模(mo)(mo)(mo)子同擠壓(ya)筒直(zhi)接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部位(wei)（點(dian)(dian)1),而(er)最(zui)(zui)小(xiao)受熱(re)發生在(zai)模(mo)(mo)(mo)子內部（點(dian)(dian)4).(2)在(zai)擠壓(ya)過程中(zhong)，來自變(bian)形坯料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流作(zuo)用到(dao)模(mo)(mo)(mo)子上，此(ci)熱(re)流經過潤(run)(run)滑(hua)墊(dian)發生作(zuo)用，而(er)潤(run)(run)滑(hua)墊(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)從點(dian)(dian)1到(dao)點(dian)(dian)3逐漸減小(xiao)。因(yin)此(ci)，模(mo)(mo)(mo)子工作(zuo)圓錐表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)受熱(re)是不均(jun)(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。最(zui)(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)增加(jia)ΔT發生在(zai)圓錐部位(wei)到(dao)定(ding)徑(jing)帶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過渡(du)處（點(dian)(dian)3),此(ci)處潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)最(zui)(zui)薄(bo)。在(zai)表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)，該區(qu)(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)增加(jia)到(dao)300℃,而(er)在(zai)深度(du)1.5mm處T3為200℃.在(zai)點(dian)(dian)1和點(dian)(dian)2處，ΔT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數值不超過20~30℃.因(yin)此(ci)，模(mo)(mo)(mo)子上最(zui)(zui)大受熱(re)處是區(qu)(qu)域3,該處表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)達500℃,在(zai)深度(du)1.5mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)面(mian)平均(jun)(jun)溫度(du)為400℃.
試驗時(shi)，采用以(yi)下材料制作(zuo)擠壓模具：GW工(gong)具鋼(gang)、鎳(nie)基(ji)和難熔金屬(shu)為基(ji)的(de)(de)耐熱(re)合金。這些(xie)材料的(de)(de)強度極限(xian)σ,和溫(wen)度的(de)(de)關系(xi)示于圖7-42.從圖中可以(yi)看出，熱(re)穩定性最好的(de)(de)工(gong)具鋼(gang)3Cr2W8V可以(yi)應用在不超(chao)過(guo)600℃的(de)(de)受熱(re)溫(wen)度下，超(chao)過(guo)該溫(wen)度將引起此鋼(gang)強度極限(xian)的(de)(de)急劇下降。
鎳基耐熱(re)合金(jin)在800℃下(xia)(xia)可(ke)以(yi)保持(chi)足夠高的強度。在加熱(re)到(dao)900℃時，這類合金(jin)還可(ke)以(yi)在不(bu)超過600MPa的載荷下(xia)(xia)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。
為了確定圖7-41試驗(yan)(yan)材(cai)料(liao)的耐磨性，將其制作成(cheng)模(mo)環(huan)進(jin)行試驗(yan)(yan)。模(mo)環(huan)由鉬合(he)金ZrMo-2A和ZrMo-5、高(gao)溫合(he)金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工具(ju)鋼3Cr2W8V制成(cheng)。另(ling)外還試驗(yan)(yan)了硬質合(he)金WCo25B模(mo)環(huan)。套(tao)環(huan)由3Cr2W8V 鋼制成(cheng)并經熱處(chu)理，HRC=42~44.各種材(cai)料(liao)的模(mo)環(huan)的硬度列于表7-7中(zhong)。
模(mo)環以(yi)0.08~0.10mm的(de)(de)(de)過盈(ying)量被壓入套(tao)環中。以(yi)模(mo)孔(kong)直(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)變化(hua)作(zuo)(zuo)為評(ping)定模(mo)子磨損的(de)(de)(de)標準。采(cai)用(yong)最佳(jia)成(cheng)分的(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)劑在擠壓不銹(xiu)鋼坯料的(de)(de)(de)條件下進行試驗(yan)。為了研究模(mo)環在更加嚴酷的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)條件下工作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)情況(kuang)，進行了無潤(run)滑(hua)劑擠壓試驗(yan)。此時在模(mo)子點3部位(wei)的(de)(de)(de)受熱溫度(du)達到800~900℃.組合模(mo)的(de)(de)(de)試驗(yan)表明，在第一批(pi)材料擠壓后(hou)(hou)，鉬合金模(mo)環的(de)(de)(de)過盈(ying)量減少，并發(fa)現(xian)(xian)模(mo)孔(kong)直(zhi)徑(jing)略(lve)有(you)減小；但在以(yi)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)數次擠壓后(hou)(hou)，模(mo)孔(kong)沒有(you)發(fa)生變化(hua)，模(mo)環出(chu)現(xian)(xian)破裂，而模(mo)環裂紋的(de)(de)(de)存在卻沒有(you)影(ying)響其工作(zuo)(zuo)能力(li)。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發(fa)生(sheng)了帶有(you)相應(ying)的模孔直徑不(bu)大(da)地減小。但此過程沒有(you)伴隨模環裂(lie)紋(wen)的形成。
硬質(zhi)合金模環（WCo25B)工(gong)作(zuo)過程中并不會(hui)減(jian)小直徑，相應地，尺寸(cun)也(ye)不會(hui)改變，但經第一次擠壓(ya)后(hou)，模環表面會(hui)產生網狀(zhuang)裂(lie)紋。
鉬合(he)(he)(he)金(jin)模(mo)環由于(yu)減(jian)徑(jing)引起(qi)的直徑(jing)最大減(jian)小(xiao)值為0.25mm,而鎳(nie)合(he)(he)(he)金(jin)為0.1mm.在隨后(hou)的3~5次擠壓(ya)時（用潤滑(hua)劑），鎳(nie)合(he)(he)(he)金(jin)模(mo)環孔徑(jing)停止減(jian)小(xiao)，而鉬合(he)(he)(he)金(jin)模(mo)環仍有(you)減(jian)徑(jing)，直至(zhi)10次擠壓(ya)后(hou)才停止。
為了更加廣泛(fan)地試(shi)驗(yan)鎳基(ji)高(gao)溫合金(jin)模環的(de)(de)耐磨性(xing)(xing)，在巴(ba)爾金(jin)中(zhong)央(yang)黑色冶金(jin)科學研究(jiu)院(yuan)進(jin)行的(de)(de)雙(shuang)金(jin)屬(shu)型材的(de)(de)半(ban)工(gong)業性(xing)(xing)生產中(zhong)，采用(yong)帶有(you)CrNi56WMoCoAl合金(jin)模環，經(jing)受(shou)100次以上(shang)的(de)(de)擠壓(ya)而無明(ming)顯的(de)(de)磨損。KSi6CoP合金(jin)模環用(yong)于擠壓(ya)高(gao)溫合金(jin)Эи929試(shi)驗(yan)表明(ming)，模環在擠壓(ya)70次以后，實際上(shang)模孔尺寸(cun)沒(mei)有(you)改變。
在擠(ji)壓難熔合金坯料時，采(cai)用鉬合金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環(huan)。為了防止(zhi)模環(huan)減徑(jing)，模環(huan)要在低(di)于再(zai)結(jie)晶溫(wen)度下(xia)進行預變形(xing)。
帶(dai)有以上材料模(mo)環(huan)的組合(he)(he)模(mo)在(zai)擠(ji)(ji)壓鉬(mu)和鎢坯料時(shi)，加熱溫(wen)度(du)為1300℃.ZrMo-2A合(he)(he)金(jin)模(mo)環(huan)在(zai)第一次(ci)擠(ji)(ji)壓后(hou)，直徑(jing)增加了0.8~1.0mm,當擠(ji)(ji)壓溫(wen)度(du)提高到(dao)1500~1600℃時(shi)，模(mo)環(huan)孔徑(jing)增加達(da)2.0mm,即(ji)發(fa)生了強烈的熱磨損。帶(dai)ZrMo-5合(he)(he)金(jin)模(mo)環(huan)的組合(he)(he)模(mo)顯示出比較高的耐磨性(xing)，被用于擠(ji)(ji)壓加熱到(dao)1400℃的鎢坯料，經(jing)5次(ci)擠(ji)(ji)壓后(hou)，模(mo)環(huan)的磨損為0.1mm.
ZrMoW-70合金(jin)模環用于擠(ji)壓(ya)鉬(mu)合金(jin)坯(pi)料(liao)時，加(jia)熱(re)溫度為(wei)1300℃,發生(sheng)的模徑減(jian)徑量在擠(ji)壓(ya)3次(ci)后(hou)為(wei)1.1mm.
擠(ji)壓難熔(rong)合(he)金(jin)時，加熱溫度為1300~1700℃,采用(yong)裝有22CrSi陶瓷材(cai)料(liao)模環的(de)組合(he)模，絕對不(bu)會產生(sheng)模孔(kong)尺寸(cun)的(de)改(gai)變。但此(ci)種材(cai)料(liao)模環的(de)機(ji)械強度不(bu)高，經(jing)常在擠(ji)壓周期結束時，由(you)于橫梁(liang)和擠(ji)壓筒(tong)的(de)碰撞震動而破壞，或當采用(yong)石墨墊進行無壓余擠(ji)壓時，在金(jin)屬從模孔(kong)擠(ji)出的(de)瞬(shun)間，模環即發(fa)生(sheng)破壞。表7-8為擠(ji)壓難熔(rong)金(jin)屬坯料(liao)時模環的(de)使用(yong)壽命試驗(yan)結果(guo)。
