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(yu)此同時(shi),曾經還使用(yong)過一種(zhong)“新型的潤滑(hua)工(gong)藝”,即“Cgatot工(gong)藝”作為不銹鋼(gang)管擠壓(ya)的潤滑(hua)工(gong)藝,即采用(yong)石墨、西(xi)麻子油(you)和鋸(ju)末(mo)的混合物(wu),并在(zai)其內還加入煙火、鑄成盤狀,放置在(zai)擠壓(ya)模與(yu)坯(pi)料之間。當其加熱(re)的坯(pi)料接(jie)觸時(shi),發生爆(bao)炸后呈粉狀涂(tu)敷在(zai)擠壓(ya)不銹鋼(gang)管坯(pi)料的表面(mian)上作為潤滑(hua)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(re)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(shou)先(xian)是(shi)(shi)用(yong)擠壓法(fa)(fa)能像有(you)(you)色金(jin)屬一樣制(zhi)造(zao)(zao)實心(xin)和空(kong)心(xin)不規則斷面(mian)的(de)(de)(de)(de)型材(cai),這(zhe)是(shi)(shi)因為(wei)一些形(xing)狀復雜的(de)(de)(de)(de)型鋼(gang)通(tong)常是(shi)(shi)無法(fa)(fa)用(yong)軋(ya)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)。其次是(shi)(shi)由于工業發展(zhan)需要(yao)含有(you)(you)大量(liang)附(fu)加元素的(de)(de)(de)(de)、高性能的(de)(de)(de)(de)產(chan)品(pin)(pin),而(er)這(zhe)類產(chan)品(pin)(pin)在軋(ya)制(zhi)時會給操作帶來很(hen)多的(de)(de)(de)(de)困難,成(cheng)材(cai)率(lv)極低或者根本(ben)(ben)就(jiu)無法(fa)(fa)加工。特(te)(te)別(bie)是(shi)(shi)當這(zhe)類產(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)需要(yao)量(liang)不多,批量(liang)很(hen)小,特(te)(te)地為(wei)此制(zhi)成(cheng)軋(ya)制(zhi)設(she)備和工具(ju)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)(ben)很(hen)高。而(er)對(dui)于多品(pin)(pin)種、小批量(liang)產(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)生產(chan),擠壓法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)靈活(huo)性和經(jing)濟(ji)性都(dou)是(shi)(shi)吸引人的(de)(de)(de)(de)。因此,當時曾有(you)(you)人應用(yong)擠壓鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)某些方法(fa)(fa),少量(liang)地、有(you)(you)條件地制(zhi)造(zao)(zao)毛坯,但始終沒有(you)(you)得(de)到過成(cheng)品(pin)(pin)。當時的(de)(de)(de)(de)情況下認(ren)為(wei),擠壓鋼(gang)質材(cai)料的(de)(de)(de)(de)主要(yao)技術問題是(shi)(shi),尋找(zhao)新的(de)(de)(de)(de)模(mo)子(zi)材(cai)料以提高擠壓模(mo)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)壽命。
1938年,法(fa)國電氣化學(xue)公(gong)司(si)研(yan)制成(cheng)功一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)耐高溫的(de)合(he)金,他們(men)以(yi)為可(ke)(ke)以(yi)用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)新材料(liao)制造擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo),以(yi)承(cheng)受擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋼時產生的(de)高溫和(he)應(ying)力(li)(li)。于是很(hen)快開展了用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)新材料(liao)制造擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)可(ke)(ke)行(xing)性研(yan)究,并(bing)在一臺600噸小型擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)上進行(xing)了試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)研(yan)究結果(guo)(guo)并(bing)不令人滿(man)意。在經過了深入的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)研(yan)究之后,他們(men)開始認識到(dao)應(ying)該尋找一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)有效(xiao)的(de)潤(run)(run)滑(hua)方法(fa)。因為擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)時,存在于坯料(liao)與工(gong)具(ju)之間的(de)摩擦(ca)使擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒及(ji)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)都受到(dao)嚴重的(de)磨損。于是他們(men)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)了各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不同的(de)潤(run)(run)滑(hua)劑,其中(zhong)包(bao)括(kuo)滑(hua)石、白堊粉(fen)、石墨(mo)、硼砂以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)動物(wu)、植物(wu)、礦物(wu)油(you)類(lei)。可(ke)(ke)是,無(wu)論是能耐擠(ji)(ji)(ji)(ji)溫度的(de)固體(ti)油(you)脂或者是液體(ti)油(you)都沒(mei)能得到(dao)令人滿(man)意的(de)效(xiao)果(guo)(guo)。根(gen)據(ju)觀察(cha),任何液體(ti)潤(run)(run)滑(hua)劑在操作(zuo)過程中(zhong),甚至(zhi)在操作(zuo)之前就被擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)的(de)壓(ya)力(li)(li)從模(mo)孔中(zhong)壓(ya)出,因此,也就不能保證潤(run)(run)滑(hua)的(de)效(xiao)果(guo)(guo)。相反(fan),固體(ti)潤(run)(run)滑(hua)劑(滑(hua)石、石墨(mo))雖能冷卻模(mo)子,但其腐蝕性很(hen)強,加速了模(mo)子的(de)磨損。
綜合(he)所有(you)的(de)(de)研究結(jie)果得出了結(jie)論(lun):有(you)效的(de)(de)潤(run)滑劑必須(xu)在(zai)(zai)操作溫度下具(ju)有(you)膠黏性能。在(zai)(zai)試驗過程中要保證潤(run)滑劑的(de)(de)效能,在(zai)(zai)與熱壞料(liao)接觸時(shi),所使(shi)用的(de)(de)潤(run)滑材料(liao)應該(gai)由固體狀(zhuang)態(tai)變成膠黏固體,而不(bu)是液體狀(zhuang)態(tai)。在(zai)(zai)這種情況下,膠黏(nian)的(de)(de)潤滑劑提供了(le)適當的(de)(de)機(ji)械阻力(li),能(neng)夠(gou)抵抗所產生(sheng)的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)。同(tong)(tong)時(shi)一面(mian)軟熔一面(mian)不(bu)斷地產生(sheng)一層隔熱的(de)(de)膠(jiao)黏(nian)薄膜,裹住了(le)擠壓(ya)(ya)條(tiao)材(cai)。玻(bo)璃或在擠壓(ya)(ya)溫度下具有黏(nian)性的(de)(de)材(cai)料(liao)(如黏(nian)結(jie)劑、爐(lu)渣或者(zhe)某些(xie)鹽類或鹽的(de)(de)混合物)符合以上要求,同(tong)(tong)時(shi)還有隔熱的(de)(de)性能(neng),這就能(neng)保護(hu)工具不(bu)致高(gao)溫,同(tong)(tong)時(shi)也(ye)能(neng)防止熱坯料(liao)表面(mian)的(de)(de)冷卻。潤滑劑的(de)(de)基本原(yuan)則確(que)定之后(hou),這一新技術運用于工業中(zhong)所產生(sheng)的(de)(de)許多細(xi)節(jie)向(xiang)題也(ye)就接著在試驗研究中(zhong)逐(zhu)一得到解(jie)決(jue)。
法(fa)國的(de)金(jin)屬拉(la)拔(ba)與軋制(zhi)(zhi)工廠改造了(le)原來的(de)6MN(600t)擠壓(ya)機,同時(shi),浙江至德鋼業(ye)有限公司及金(jin)屬拉(la)拔(ba)與軋制(zhi)(zhi)工廠聯合共同建(jian)成了(le)一(yi)臺15MN(1500t)新式(shi)的(de)擠壓(ya)機,以便用于新工藝進行各項工業(ye)性試驗。
此后幾年,金屬拉拔與軋制工(gong)廠和法(fa)國(guo)瓦魯(lu)雷(lei)克聯合公(gong)司一起共(gong)同使用6MN(600t)擠(ji)壓(ya)機(ji)和15MN(1500t)擠(ji)壓(ya)機(ji)繼續進(jin)(jin)行(xing)這一新(xin)工(gong)藝(yi)的試驗研究,在擠(ji)壓(ya)技術(shu)上及使用的材料上都進(jin)(jin)行(xing)了(le)許多(duo)重要(yao)的改進(jin)(jin),并(bing)逐步地解決了(le)新(xin)工(gong)藝(yi)用于工(gong)業生(sheng)產時的許多(duo)實際操(cao)作問題,創造并(bing)進(jin)(jin)一步完善(shan)了(le)鋼擠(ji)壓(ya)的新(xin)工(gong)藝(yi)。
1941年,“玻璃(li)潤滑劑高速擠壓法”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)了20世(shi)紀50年代(dai)初期,由于(yu)相(xiang)關科學技術的進步(bu),尤其是材(cai)料科學和(he)無氧化加熱技術的發展,鋼擠壓(ya)的工(gong)藝(yi)和(he)設備得到(dao)進一(yi)步(bu)的完善(shan)和(he)提高。1951年底,世(shi)界上(shang)第一(yi)個(ge)采用“玻璃潤(run)滑劑(ji)高速擠壓(ya)法(fa)”生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不(bu)銹鋼管的工(gong)業性生(sheng)產(chan)(chan)(chan)車間(jian)(jian)在美國(guo)的Babcock&Wilcox公(gong)司建成投產(chan)(chan)(chan)。此后十來(lai)年間(jian)(jian),國(guo)外的幾乎所有的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不(bu)銹鋼管的大公(gong)司,都逐漸(jian)以(yi)擠壓(ya)工(gong)藝(yi)來(lai)取代(dai)了其他的不(bu)銹鋼管生(sheng)產(chan)(chan)(chan)方(fang)法(fa),包括普遍采用的二輥斜軋穿(chuan)孔(kong)工(gong)藝(yi)。
目前,在國(guo)外使(shi)用的(de)(de)(de)玻(bo)璃潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑,已(yi)經(jing)(jing)實現了專門化、系列(lie)化和(he)(he)多(duo)(duo)元(yuan)化。人(ren)們還(huan)在不(bu)斷地尋找(zhao)高效、經(jing)(jing)濟和(he)(he)取材方便的(de)(de)(de)玻(bo)璃潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)新品種(zhong),以適(shi)應(ying)熱(re)壓法(fa)的(de)(de)(de)發展對玻(bo)璃潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑所(suo)提(ti)出的(de)(de)(de)高效率、多(duo)(duo)品種(zhong)和(he)(he)高質量的(de)(de)(de)要求。
表4-1 為美(mei)(mei)國(guo) Amerex 擠壓不(bu)銹鋼管公(gong)(gong)司推(tui)薦使用的玻(bo)(bo)璃(li)潤滑劑系列,表 4-2 為美(mei)(mei)國(guo) Amerex 公(gong)(gong)司使用玻(bo)(bo)璃(li)潤滑劑成分(fen)及性(xing)能。