不銹鋼管擠壓(ya)模是擠壓(ya)工模具(ju)中最易損壞(huai)的模具(ju)。只有(you)在具(ju)有(you)擠壓(ya)模的使用(yong)過程(cheng)中所承受的負荷和溫度變(bian)化方面的數據(ju)的條件下，才能(neng)有(you)充分的根據(ju)來選擇制造擠壓(ya)模的材(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，全蘇不銹鋼管科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼管廠，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(ding)(ding)擠壓(ya)模截面上各點(dian)（圖7-41)的(de)(de)(de)溫度，采用(yong)帶(dai)有熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)槽(cao)的(de)(de)(de)分塊結(jie)構的(de)(de)(de)模子(zi)，帶(dai)有直徑(jing)為0.3~0.5mm導(dao)線的(de)(de)(de)Cr-Al熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)安放在模子(zi)壓(ya)縮(suo)錐(zhui)的(de)(de)(de)起點(dian)和(he)中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓(yuan)錐(zhui)到定(ding)(ding)徑(jing)帶(dai)的(de)(de)(de)過渡處（點(dian)3)和(he)模壁內(nei)（點(dian)4).在點(dian)1~3的(de)(de)(de)熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)的(de)(de)(de)端(duan)點(dian)安置在距離模子(zi)表面深度1.5mm處。焊接(jie)好已接(jie)上導(dao)線的(de)(de)(de)熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)，用(yong)由氧(yang)化(hua)鋁(lv)和(he)水玻璃的(de)(de)(de)混合物制成的(de)(de)(de)絕緣物質(zhi)填滿熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)槽(cao)。然(ran)后把兩塊半模焊接(jie)起來。
為了(le)校準熱電(dian)偶，把裝配好的(de)(de)(de)模子放在有固定溫度(du)的(de)(de)(de)恒(heng)溫器中。熱電(dian)偶測出(chu)數值(zhi)的(de)(de)(de)記(ji)錄由(you)H-700示波(bo)器完成，在記(ji)錄溫度(du)的(de)(de)(de)同(tong)時還記(ji)錄了(le)擠壓(ya)力。
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(ce)量擠(ji)壓(ya)模溫度的試驗是在擠(ji)壓(ya)鉬(mu)合金ZrMo-2A時進行(xing)的。鉬(mu)合金擠(ji)壓(ya)時，采用石墨(mo)墊進行(xing)無壓(ya)余擠(ji)壓(ya)。
研究了擠壓(ya)模(mo)受(shou)熱程(cheng)度與所用玻璃潤滑(hua)劑的黏度、延(yan)伸系數(shu)、擠壓(ya)速(su)度和其(qi)他參數(shu)之間的關系。擠壓(ya)時擠壓(ya)模(mo)的受(shou)熱情(qing)況示于圖7-41.
在(zai)采用(yong)玻璃潤(run)滑劑擠(ji)壓(ya)不銹(xiu)鋼坯料的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下，擠(ji)壓(ya)模的(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)一般情況(kuang)示于圖7-41,由圖可知：（1)擠(ji)壓(ya)之(zhi)前擠(ji)壓(ya)模上(shang)存在(zai)著體積上(shang)不均勻的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)場，這是在(zai)冷(leng)模子(zi)與被加熱(re)(re)(re)到(dao)350℃的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)筒接觸之(zhi)后(hou)建立的(de)(de)(de)(de)。這時，模子(zi)的(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)(zui)(zui)大(da)受(shou)熱(re)(re)(re)（約280℃)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)在(zai)模子(zi)同(tong)擠(ji)壓(ya)筒直接接觸的(de)(de)(de)(de)部(bu)位（點(dian)1),而最(zui)(zui)(zui)(zui)小(xiao)受(shou)熱(re)(re)(re)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)在(zai)模子(zi)內部(bu)（點(dian)4).(2)在(zai)擠(ji)壓(ya)過程(cheng)中，來(lai)自變形坯料的(de)(de)(de)(de)流(liu)作用(yong)到(dao)模子(zi)上(shang)，此(ci)熱(re)(re)(re)流(liu)經過潤(run)滑墊發(fa)(fa)(fa)生(sheng)作用(yong)，而潤(run)滑墊的(de)(de)(de)(de)厚度(du)從點(dian)1到(dao)點(dian)3逐漸減(jian)小(xiao)。因(yin)此(ci)，模子(zi)工(gong)作圓錐表(biao)面的(de)(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)(re)是不均勻的(de)(de)(de)(de)。最(zui)(zui)(zui)(zui)大(da)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)增加ΔT發(fa)(fa)(fa)生(sheng)在(zai)圓錐部(bu)位到(dao)定徑帶的(de)(de)(de)(de)過渡處（點(dian)3),此(ci)處潤(run)滑劑層(ceng)(ceng)最(zui)(zui)(zui)(zui)薄。在(zai)表(biao)面層(ceng)(ceng)，該(gai)區域(yu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)增加到(dao)300℃,而在(zai)深度(du)1.5mm處T3為(wei)200℃.在(zai)點(dian)1和點(dian)2處，ΔT的(de)(de)(de)(de)數值不超過20~30℃.因(yin)此(ci)，模子(zi)上(shang)最(zui)(zui)(zui)(zui)大(da)受(shou)熱(re)(re)(re)處是區域(yu)3,該(gai)處表(biao)面層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)達(da)500℃,在(zai)深度(du)1.5mm的(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)面平均溫(wen)度(du)為(wei)400℃.
試驗時，采(cai)用(yong)以(yi)(yi)下材料制作擠壓模具：GW工(gong)具鋼(gang)、鎳(nie)基和難熔金(jin)屬為基的耐熱(re)合(he)金(jin)。這(zhe)些材料的強(qiang)度極限σ,和溫(wen)度的關系示于圖7-42.從圖中可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)，熱(re)穩定(ding)性最(zui)好的工(gong)具鋼(gang)3Cr2W8V可(ke)以(yi)(yi)應(ying)用(yong)在(zai)不超(chao)過600℃的受熱(re)溫(wen)度下，超(chao)過該溫(wen)度將(jiang)引(yin)起(qi)此鋼(gang)強(qiang)度極限的急劇(ju)下降(jiang)。
鎳(nie)基耐熱合(he)金(jin)在800℃下(xia)(xia)可以保持足夠(gou)高(gao)的強度。在加(jia)熱到900℃時，這類合(he)金(jin)還可以在不超過(guo)600MPa的載荷下(xia)(xia)工作。
鉬基高溫(wen)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(wei)了確定圖(tu)7-41試驗材料(liao)的耐磨性，將其制(zhi)作成(cheng)(cheng)模環(huan)進行(xing)試驗。模環(huan)由鉬合(he)金ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫(wen)合(he)金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及工具(ju)鋼3Cr2W8V制(zhi)成(cheng)(cheng)。另外還試驗了硬質合(he)金WCo25B模環(huan)。套環(huan)由3Cr2W8V 鋼制(zhi)成(cheng)(cheng)并經熱處理，HRC=42~44.各種材料(liao)的模環(huan)的硬度(du)列于表7-7中。
模(mo)(mo)(mo)環(huan)以0.08~0.10mm的(de)(de)過盈(ying)量(liang)被壓(ya)(ya)(ya)入套(tao)環(huan)中。以模(mo)(mo)(mo)孔直徑的(de)(de)變化(hua)作為評定模(mo)(mo)(mo)子磨損的(de)(de)標(biao)準。采(cai)用最佳成分(fen)的(de)(de)潤滑劑在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)不銹鋼坯料的(de)(de)條(tiao)件下(xia)進行試驗(yan)。為了研究模(mo)(mo)(mo)環(huan)在更加嚴(yan)酷的(de)(de)工(gong)(gong)作條(tiao)件下(xia)工(gong)(gong)作的(de)(de)情況，進行了無潤滑劑擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)試驗(yan)。此時(shi)在模(mo)(mo)(mo)子點3部位的(de)(de)受(shou)熱溫度達到800~900℃.組(zu)合模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)試驗(yan)表(biao)明，在第(di)一(yi)批材(cai)料擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)，鉬合金(jin)模(mo)(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)過盈(ying)量(liang)減少，并發現(xian)模(mo)(mo)(mo)孔直徑略有(you)減小；但在以后(hou)的(de)(de)數(shu)次擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)，模(mo)(mo)(mo)孔沒有(you)發生變化(hua)，模(mo)(mo)(mo)環(huan)出現(xian)破裂，而模(mo)(mo)(mo)環(huan)裂紋的(de)(de)存(cun)在卻沒有(you)影響(xiang)其工(gong)(gong)作能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發(fa)生(sheng)了帶有相應的(de)模孔直徑(jing)不(bu)大(da)地(di)減小。但(dan)此過程沒有伴隨模環裂紋的(de)形(xing)成。
硬(ying)質合金模環（WCo25B)工作(zuo)過程中并不會減小直徑，相(xiang)應(ying)地，尺寸也不會改變，但經第一次擠壓(ya)后，模環表(biao)面(mian)會產生網狀裂紋。
鉬合(he)金(jin)(jin)模環由于減(jian)徑引(yin)起(qi)的(de)直(zhi)徑最大減(jian)小值(zhi)為(wei)0.25mm,而鎳合(he)金(jin)(jin)為(wei)0.1mm.在隨后的(de)3~5次擠壓時(shi)（用潤(run)滑劑），鎳合(he)金(jin)(jin)模環孔徑停止減(jian)小，而鉬合(he)金(jin)(jin)模環仍有(you)減(jian)徑，直(zhi)至(zhi)10次擠壓后才停止。
為了更(geng)加廣泛地試驗鎳基高溫(wen)合金(jin)模環的(de)(de)耐磨性(xing)，在巴爾(er)金(jin)中(zhong)(zhong)央黑色(se)冶(ye)金(jin)科學研究院進行的(de)(de)雙金(jin)屬型材的(de)(de)半(ban)工業性(xing)生產(chan)中(zhong)(zhong)，采用帶有CrNi56WMoCoAl合金(jin)模環，經(jing)受(shou)100次以(yi)上的(de)(de)擠(ji)壓(ya)而(er)無(wu)明(ming)顯的(de)(de)磨損。KSi6CoP合金(jin)模環用于擠(ji)壓(ya)高溫(wen)合金(jin)Эи929試驗表明(ming)，模環在擠(ji)壓(ya)70次以(yi)后，實際(ji)上模孔尺寸沒有改變。
在擠(ji)壓難熔合(he)金坯料(liao)時，采用鉬合(he)金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環(huan)。為了防止模環(huan)減徑，模環(huan)要在低于再(zai)結晶(jing)溫度(du)下進行預(yu)變形。
帶有以上材料模(mo)(mo)環的(de)(de)組合(he)(he)模(mo)(mo)在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)鉬和鎢坯料時，加(jia)熱溫度為(wei)1300℃.ZrMo-2A合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)環在(zai)第(di)一次(ci)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)后(hou)，直徑增加(jia)了(le)0.8~1.0mm,當(dang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)溫度提高(gao)到1500~1600℃時，模(mo)(mo)環孔(kong)徑增加(jia)達2.0mm,即發生了(le)強烈的(de)(de)熱磨損(sun)。帶ZrMo-5合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)環的(de)(de)組合(he)(he)模(mo)(mo)顯示出比較高(gao)的(de)(de)耐磨性，被(bei)用于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)加(jia)熱到1400℃的(de)(de)鎢坯料，經5次(ci)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)后(hou)，模(mo)(mo)環的(de)(de)磨損(sun)為(wei)0.1mm.
ZrMoW-70合金(jin)模(mo)環用(yong)于擠(ji)壓鉬(mu)合金(jin)坯料時，加熱(re)溫度為1300℃,發生的模(mo)徑(jing)減徑(jing)量在擠(ji)壓3次后(hou)為1.1mm.
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難(nan)熔合(he)金(jin)(jin)時(shi)，加熱溫度(du)為1300~1700℃,采(cai)用裝有22CrSi陶瓷材(cai)料模(mo)環(huan)(huan)的(de)(de)組合(he)模(mo)，絕對不會產生(sheng)模(mo)孔尺寸的(de)(de)改變。但此(ci)種材(cai)料模(mo)環(huan)(huan)的(de)(de)機械強度(du)不高，經常在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)周期結束時(shi)，由于橫(heng)梁和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)(de)碰撞震(zhen)動而破壞，或當采(cai)用石墨墊進行(xing)無(wu)壓(ya)余擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)，在金(jin)(jin)屬(shu)從模(mo)孔擠(ji)(ji)(ji)出的(de)(de)瞬間，模(mo)環(huan)(huan)即發生(sheng)破壞。表7-8為擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難(nan)熔金(jin)(jin)屬(shu)坯料時(shi)模(mo)環(huan)(huan)的(de)(de)使用壽命試驗結果。
