至德鋼業(yè)不銹鋼管擠壓時(shí)變形力的確定結(jié)果分析
浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員,發(fā)現(xiàn)采用無潤滑擠壓不銹鋼管時(shí),很難用一個(gè)公式表示擠壓時(shí)所需要的力;而在一定溫度下,使用潤滑劑擠壓某種金屬所需要的力,卻可以由理論公式表示,并且由實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。將變形不銹鋼管坯料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?,放置在一個(gè)高壓鋼制圓簡形的密封容的)內(nèi),密封容器的一端由擠壓模封閉,模孔的面積即為所要求得到的制品的斷面。 擠壓筒的另一端由活塞(擠壓桿)密封。擠壓桿可以在擠壓筒內(nèi)移動(dòng),擠壓金屬并使之變形。擠壓桿裝置在擠壓機(jī)的主柱塞上,并由擠壓機(jī)提供足夠的壓力。擠壓不銹鋼管時(shí),采用帶圓孔的擠壓模,將一根裝置在穿孔柱塞并可在擠壓桿內(nèi)孔中移動(dòng)的芯棒通過在擠壓筒中的空心壞料。伸入擠壓??椎亩◤綆?。然后,擠壓桿在擠壓模和芯棒組成的環(huán)形縫隙中擠壓出不銹鋼管。
如果在擠壓不銹鋼管時(shí),使用一般的潤滑劑時(shí),摩擦系數(shù)為f=0.05,而有色金屬不同潤滑劑擠壓時(shí),摩擦系數(shù)為f=0.12。各種金屬及合金的變形阻力如圖3-19所示。在不同的溫度下擠壓金屬及合金時(shí),擠壓力隨溫度的變化而增減。用式(3-3)、式(3-4)可以算出金屬和合金在不同擠壓溫度下的變形阻力。因此,對每一種金屬和合金都可以畫出一條表示溫度與變形阻力的關(guān)系曲線。在擠壓溫度范圍內(nèi),這些曲線都是直線。
實(shí)際上p值位于400~1200MPa,此可作為參考。擠壓機(jī)的比壓p值的高低取決于擠壓筒的直徑。如果所選擇的直徑過大,比壓就很低,不能得到足夠的力來完成操作;如果相反,所選擇的擠壓筒直徑太小,擠壓簡就有變形或因不能承受太大的壓力而破裂的危險(xiǎn),還有可能使擠壓桿彎折。圖3-20已經(jīng)指出,在不同的擠壓機(jī)壓力下,應(yīng)該使用的最大及最小擠壓簡的尺寸,以及最通常的操作所使用的擠壓筒直徑。
圖2-4也表明,金屬的變形阻力與變形可能性(擠壓比)之間的關(guān)系。式(3-1)和式(3-2)還指出,金屬的變形阻力越高,則變形的可能性越小。圖2-4的曲線是以p=400~600~1200MPa繪制的。由圖2-4可以看出,由于碳素鋼的變形抗力很低,其擠壓變形的可能性很大。作為試驗(yàn)數(shù)據(jù),可能以擠壓比μ=225進(jìn)行擠壓加工,即可用直徑為Φ120mm的圓坯料直接擠壓成ф10mmx5mm的不銹鋼管。而相反,耐熱鋼的變形可能性則小得多。如尼莫尼克難熔合金,無論使用什么樣的擠壓機(jī)都不可能在一道次擠壓工序中,使其延伸系數(shù)能夠超過μ=80。
從以上擠壓公式可以預(yù)見,如果按照擠壓桿的進(jìn)程測繪擠壓所需要的力,則曲線將有如圖3-20所示的形狀。圖3-20(a)所示為不使用潤滑劑時(shí),擠壓力與坯料長度的關(guān)系。當(dāng)擠壓開始時(shí),擠壓力很高,隨著操作的進(jìn)行,擠壓力不斷地減小,當(dāng)擠壓結(jié)束時(shí),此力只相當(dāng)于無摩擦變形時(shí)所需要的力。圖3-20(b)所示為使用潤滑劑擠壓時(shí),擠壓力與坯料長度的關(guān)系。摩擦系數(shù)值f的高低決定于所使用的潤滑劑的質(zhì)量,當(dāng)選用適當(dāng)?shù)牟A櫥瑒r(shí),可使摩擦系數(shù)值f很小,操作開始時(shí)就沒有頂峰壓力。
圖3-20(c)所示為使用潤滑劑慢速擠壓時(shí),擠壓力與不銹鋼管坯料長度的關(guān)系。當(dāng)緩慢地進(jìn)行擠壓時(shí),精確地記錄擠壓力,可以發(fā)現(xiàn)在擠壓不銹鋼管過程中,壓力有所上升,這是由于操作過程中擠壓坯料的冷卻,導(dǎo)致變形抗力增加,于是總的擠壓力隨著操作的進(jìn)行而增加。最后,如果采用不適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┞贁D壓時(shí),所需要的擠壓力與不銹鋼管坯料長度的關(guān)系曲線將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值壓力,即操作開始時(shí)和擠壓結(jié)束時(shí)的頂峰壓力。而因坯料冷卻所引起的阻力升高,并未因摩擦的減小而抵消。
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