不銹鋼管擠(ji)(ji)壓模(mo)(mo)是擠(ji)(ji)壓工(gong)模(mo)(mo)具(ju)中(zhong)最易損壞(huai)的(de)模(mo)(mo)具(ju)。只有(you)在(zai)具(ju)有(you)擠(ji)(ji)壓模(mo)(mo)的(de)使用過程中(zhong)所承受的(de)負(fu)荷和溫度變化方面的(de)數據(ju)的(de)條件下，才能有(you)充(chong)分的(de)根據(ju)來(lai)選擇制造擠(ji)(ji)壓模(mo)(mo)的(de)材(cai)料(liao)。
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(xiu)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。
為了確定擠(ji)壓(ya)模(mo)截面上各(ge)點(dian)（圖(tu)7-41)的(de)(de)溫度，采用(yong)帶有(you)(you)熱電(dian)偶(ou)槽的(de)(de)分塊結構的(de)(de)模(mo)子(zi)(zi)，帶有(you)(you)直徑為0.3~0.5mm導(dao)(dao)線的(de)(de)Cr-Al熱電(dian)偶(ou)安(an)放(fang)在模(mo)子(zi)(zi)壓(ya)縮錐(zhui)的(de)(de)起點(dian)和中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓錐(zhui)到定徑帶的(de)(de)過渡(du)處(chu)（點(dian)3)和模(mo)壁內（點(dian)4).在點(dian)1~3的(de)(de)熱電(dian)偶(ou)的(de)(de)端點(dian)安(an)置在距(ju)離模(mo)子(zi)(zi)表面深(shen)度1.5mm處(chu)。焊(han)接(jie)(jie)好已接(jie)(jie)上導(dao)(dao)線的(de)(de)熱電(dian)偶(ou)，用(yong)由氧化鋁(lv)和水玻璃的(de)(de)混(hun)合物制成(cheng)的(de)(de)絕緣物質填滿熱電(dian)偶(ou)槽。然后(hou)把兩塊半模(mo)焊(han)接(jie)(jie)起來。
為了校準熱(re)電(dian)偶，把(ba)裝(zhuang)配好的模子(zi)放在有(you)固定溫(wen)度(du)的恒溫(wen)器(qi)中。熱(re)電(dian)偶測出數值的記錄(lu)由(you)H-700示波器(qi)完成，在記錄(lu)溫(wen)度(du)的同時還(huan)記錄(lu)了擠(ji)壓力。
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(ge)別測量(liang)擠壓(ya)模溫度的試驗是在擠壓(ya)鉬(mu)合金(jin)ZrMo-2A時進行(xing)(xing)的。鉬(mu)合金(jin)擠壓(ya)時，采用(yong)石墨(mo)墊進行(xing)(xing)無(wu)壓(ya)余擠壓(ya)。
研究(jiu)了擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)受熱程度與所用(yong)玻璃(li)潤滑(hua)劑的黏度、延伸系數、擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度和(he)其他參(can)數之間(jian)的關(guan)系。擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)的受熱情況(kuang)示于圖7-41.
在(zai)采用(yong)玻璃潤滑劑擠(ji)(ji)(ji)壓不(bu)銹鋼坯料的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下(xia)，擠(ji)(ji)(ji)壓模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)受熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)一般情況示于圖7-41,由圖可知：（1)擠(ji)(ji)(ji)壓之前擠(ji)(ji)(ji)壓模(mo)(mo)(mo)上(shang)(shang)存在(zai)著體積上(shang)(shang)不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)場，這是在(zai)冷模(mo)(mo)(mo)子(zi)與被加(jia)熱(re)(re)到(dao)(dao)350℃的(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓筒接(jie)觸(chu)之后建立的(de)(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)子(zi)的(de)(de)(de)(de)最大受熱(re)(re)（約280℃)發生(sheng)(sheng)在(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)同擠(ji)(ji)(ji)壓筒直接(jie)接(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)(de)部(bu)位(wei)（點(dian)(dian)(dian)1),而最小受熱(re)(re)發生(sheng)(sheng)在(zai)模(mo)(mo)(mo)子(zi)內部(bu)（點(dian)(dian)(dian)4).(2)在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓過程中，來自變形(xing)坯料的(de)(de)(de)(de)流作(zuo)用(yong)到(dao)(dao)模(mo)(mo)(mo)子(zi)上(shang)(shang)，此熱(re)(re)流經(jing)過潤滑墊(dian)發生(sheng)(sheng)作(zuo)用(yong)，而潤滑墊(dian)的(de)(de)(de)(de)厚度(du)從點(dian)(dian)(dian)1到(dao)(dao)點(dian)(dian)(dian)3逐漸減小。因此，模(mo)(mo)(mo)子(zi)工作(zuo)圓(yuan)錐(zhui)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)受熱(re)(re)是不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)。最大的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)增加(jia)ΔT發生(sheng)(sheng)在(zai)圓(yuan)錐(zhui)部(bu)位(wei)到(dao)(dao)定徑帶的(de)(de)(de)(de)過渡處(chu)（點(dian)(dian)(dian)3),此處(chu)潤滑劑層最薄。在(zai)表面(mian)(mian)層，該區(qu)域(yu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)增加(jia)到(dao)(dao)300℃,而在(zai)深度(du)1.5mm處(chu)T3為200℃.在(zai)點(dian)(dian)(dian)1和點(dian)(dian)(dian)2處(chu)，ΔT的(de)(de)(de)(de)數值不(bu)超過20~30℃.因此，模(mo)(mo)(mo)子(zi)上(shang)(shang)最大受熱(re)(re)處(chu)是區(qu)域(yu)3,該處(chu)表面(mian)(mian)層的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)達500℃,在(zai)深度(du)1.5mm的(de)(de)(de)(de)層面(mian)(mian)平(ping)均溫(wen)度(du)為400℃.
試驗時，采用(yong)以(yi)下(xia)材(cai)料制作(zuo)擠壓模具：GW工(gong)具鋼(gang)、鎳基和難(nan)熔金屬(shu)為基的(de)耐熱合金。這些材(cai)料的(de)強度(du)極限σ,和溫度(du)的(de)關(guan)系示(shi)于圖7-42.從圖中可(ke)以(yi)看出(chu)，熱穩定性最好的(de)工(gong)具鋼(gang)3Cr2W8V可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)在不超過(guo)600℃的(de)受熱溫度(du)下(xia)，超過(guo)該溫度(du)將引起此鋼(gang)強度(du)極限的(de)急劇下(xia)降。
鎳基耐熱合金在(zai)(zai)800℃下可以(yi)保持足夠高的(de)強度。在(zai)(zai)加熱到900℃時，這類合金還(huan)可以(yi)在(zai)(zai)不(bu)超過600MPa的(de)載荷下工作(zuo)。
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(le)(le)確定(ding)圖7-41試驗(yan)材料(liao)的耐磨性(xing)，將其制(zhi)作(zuo)成模(mo)環(huan)(huan)進行試驗(yan)。模(mo)環(huan)(huan)由鉬合金(jin)ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫(wen)合金(jin)CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以及(ji)工具鋼(gang)3Cr2W8V制(zhi)成。另外(wai)還試驗(yan)了(le)(le)硬質合金(jin)WCo25B模(mo)環(huan)(huan)。套(tao)環(huan)(huan)由3Cr2W8V 鋼(gang)制(zhi)成并(bing)經熱(re)處理，HRC=42~44.各種材料(liao)的模(mo)環(huan)(huan)的硬度列于表7-7中。
模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)以(yi)0.08~0.10mm的(de)(de)過(guo)盈(ying)量(liang)被壓(ya)入套環(huan)(huan)(huan)中(zhong)。以(yi)模(mo)(mo)孔(kong)(kong)直徑的(de)(de)變化作為評定模(mo)(mo)子磨損的(de)(de)標準(zhun)。采用最佳成分的(de)(de)潤(run)滑劑(ji)在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)不銹鋼坯料的(de)(de)條件下(xia)(xia)進(jin)行(xing)試驗(yan)。為了(le)研究模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)在(zai)更加嚴酷的(de)(de)工(gong)作條件下(xia)(xia)工(gong)作的(de)(de)情況，進(jin)行(xing)了(le)無潤(run)滑劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)試驗(yan)。此時在(zai)模(mo)(mo)子點(dian)3部位(wei)的(de)(de)受熱(re)溫度達到800~900℃.組合(he)(he)模(mo)(mo)的(de)(de)試驗(yan)表明，在(zai)第一批材料擠(ji)(ji)壓(ya)后，鉬(mu)合(he)(he)金(jin)模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)過(guo)盈(ying)量(liang)減少(shao)，并發現(xian)模(mo)(mo)孔(kong)(kong)直徑略(lve)有(you)減小；但在(zai)以(yi)后的(de)(de)數次擠(ji)(ji)壓(ya)后，模(mo)(mo)孔(kong)(kong)沒有(you)發生變化，模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)出(chu)現(xian)破裂，而模(mo)(mo)環(huan)(huan)(huan)裂紋(wen)的(de)(de)存在(zai)卻(que)沒有(you)影響其工(gong)作能力。
高溫合(he)金(jin)CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生了帶有相應的(de)模孔直徑不大地減小。但此(ci)過程沒有伴隨模環裂紋的(de)形成。
硬(ying)質合(he)金模(mo)環（WCo25B)工作過程中并不會減小直徑(jing)，相應地，尺(chi)寸也不會改(gai)變，但經第一次(ci)擠壓后，模(mo)環表面會產生(sheng)網狀裂(lie)紋。
鉬合(he)(he)金(jin)(jin)模(mo)環(huan)由于減(jian)徑(jing)(jing)(jing)引起的直徑(jing)(jing)(jing)最大減(jian)小值為0.25mm,而(er)鎳合(he)(he)金(jin)(jin)為0.1mm.在隨后(hou)的3~5次(ci)擠(ji)壓(ya)時（用潤滑劑(ji)），鎳合(he)(he)金(jin)(jin)模(mo)環(huan)孔(kong)徑(jing)(jing)(jing)停止(zhi)減(jian)小，而(er)鉬合(he)(he)金(jin)(jin)模(mo)環(huan)仍有(you)減(jian)徑(jing)(jing)(jing)，直至10次(ci)擠(ji)壓(ya)后(hou)才停止(zhi)。
為了更加廣泛地試驗鎳基(ji)高(gao)溫合金(jin)(jin)(jin)模環(huan)的(de)耐磨性(xing)，在巴爾金(jin)(jin)(jin)中(zhong)央黑色冶金(jin)(jin)(jin)科學(xue)研究(jiu)院進行的(de)雙金(jin)(jin)(jin)屬(shu)型材的(de)半工(gong)業(ye)性(xing)生(sheng)產中(zhong)，采用帶有CrNi56WMoCoAl合金(jin)(jin)(jin)模環(huan)，經(jing)受100次(ci)以上(shang)的(de)擠(ji)壓而無明顯的(de)磨損。KSi6CoP合金(jin)(jin)(jin)模環(huan)用于擠(ji)壓高(gao)溫合金(jin)(jin)(jin)Эи929試驗表明，模環(huan)在擠(ji)壓70次(ci)以后，實際上(shang)模孔(kong)尺(chi)寸沒有改變。
在擠壓難熔合(he)金坯料時，采(cai)用鉬合(he)金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和(he)陶瓷(ci)CrSi22模(mo)(mo)環(huan)。為(wei)了防(fang)止(zhi)模(mo)(mo)環(huan)減徑，模(mo)(mo)環(huan)要在低(di)于再結(jie)晶溫(wen)度下進行預變(bian)形。
帶有以上材(cai)料模(mo)環(huan)(huan)的(de)組合(he)模(mo)在擠(ji)壓(ya)(ya)鉬和鎢(wu)坯料時，加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)為1300℃.ZrMo-2A合(he)金(jin)模(mo)環(huan)(huan)在第一(yi)次擠(ji)壓(ya)(ya)后，直徑增加(jia)(jia)了0.8~1.0mm,當擠(ji)壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)度(du)提高(gao)到1500~1600℃時，模(mo)環(huan)(huan)孔徑增加(jia)(jia)達2.0mm,即發生了強烈(lie)的(de)熱(re)磨損。帶ZrMo-5合(he)金(jin)模(mo)環(huan)(huan)的(de)組合(he)模(mo)顯(xian)示(shi)出比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)耐(nai)磨性，被用于(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)加(jia)(jia)熱(re)到1400℃的(de)鎢(wu)坯料，經5次擠(ji)壓(ya)(ya)后，模(mo)環(huan)(huan)的(de)磨損為0.1mm.
ZrMoW-70合(he)金模環(huan)用于擠(ji)壓(ya)鉬合(he)金坯(pi)料時，加熱溫度為(wei)1300℃,發生的模徑減徑量(liang)在擠(ji)壓(ya)3次后為(wei)1.1mm.
擠壓(ya)難(nan)熔合(he)(he)金時(shi)，加熱溫度(du)為1300~1700℃,采(cai)(cai)用(yong)(yong)裝有(you)22CrSi陶瓷材料(liao)模環的(de)(de)組合(he)(he)模，絕對不(bu)會產(chan)生模孔尺寸的(de)(de)改變。但此種材料(liao)模環的(de)(de)機械強度(du)不(bu)高(gao)，經常在(zai)擠壓(ya)周(zhou)期結束時(shi)，由(you)于橫梁和(he)擠壓(ya)筒的(de)(de)碰撞(zhuang)震動而(er)破壞(huai)，或當采(cai)(cai)用(yong)(yong)石墨墊進(jin)行無壓(ya)余擠壓(ya)時(shi)，在(zai)金屬從模孔擠出的(de)(de)瞬間(jian)，模環即發生破壞(huai)。表7-8為擠壓(ya)難(nan)熔金屬坯料(liao)時(shi)模環的(de)(de)使用(yong)(yong)壽命試驗結果。
