不銹鋼管坯料在臥式液壓擠壓機(jī)上擠壓時(shí)玻璃潤(rùn)滑劑的工作表面如圖 4-2 所示。由圖示可知,擠壓時(shí)的潤(rùn)滑面主要有以下3個(gè):
1. 不銹鋼管坯料內(nèi)表面與芯棒之間的潤(rùn)滑;
2. 不銹鋼管外表面與擠壓模之間的潤(rùn)滑;
3. 不銹鋼管坯料外表面與擠壓筒內(nèi)。
不銹鋼管坯料外表面的潤(rùn)滑是借助于在線的“玻璃滾板”。而坯料內(nèi)表玻璃面的潤(rùn)滑仍然是采用半圓形長(zhǎng)勺,擠壓模的潤(rùn)滑采用玻璃墊。
玻璃潤(rùn)滑劑做成在臥式擠壓機(jī)上生產(chǎn)不銹鋼管和型鋼時(shí)用的潤(rùn)滑墊,在與加熱的擠壓坯料接觸時(shí)局部熔化后,玻璃墊能夠保證潤(rùn)滑劑連續(xù)地供應(yīng)到變形區(qū)內(nèi)。未與變形金屬接觸的玻璃層作為“儲(chǔ)存”,以保障擠壓在較沉重的負(fù)荷下持續(xù)進(jìn)行。玻璃具有低的導(dǎo)熱系數(shù),并在正確選擇參數(shù)的條件下,可靠地防止工具與變形金屬的接觸和過(guò)熱,提高了工具的耐熱性與獲得較長(zhǎng)的復(fù)雜斷面擠壓材的可能性。同時(shí),完全消除了擠壓制品表面增碳的危險(xiǎn)性。
在不同的變形條件下,采用具有不同化學(xué)成分的玻璃潤(rùn)滑劑,其成分決定了它具有的基本性能,即熔化溫度范圍及其黏度。擠壓時(shí)玻璃潤(rùn)滑劑的成分選擇,應(yīng)使其黏度在指定的變形溫度下,處于1~200Pa·s的范圍內(nèi)。
不銹鋼管坯料的外表面潤(rùn)滑采用與坯料穿(擴(kuò))孔時(shí)相同的潤(rùn)滑劑。有時(shí),為了改善擠壓開(kāi)始時(shí)的金屬流動(dòng)和降低峰值擠壓力,采用“多層玻璃潤(rùn)滑墊”。在這種情況下,擠壓模一面與有較低黏度(20~30Pa·s)的玻璃潤(rùn)滑層相接觸,而在高溫坯料的一邊,則以具有較難熔的黏度較高(<100Pa·s或更低)的玻璃潤(rùn)滑層相接觸。
除了采用單一型的玻璃潤(rùn)滑劑之外,還可以根據(jù)使用要求,采用帶有改變潤(rùn)滑劑性能的添加劑的玻璃潤(rùn)滑劑。例如,在玻璃與固態(tài)的耐磨材料、石墨、二硫化鉬或氮化硼的配比中,玻璃可以作為潤(rùn)滑劑的基礎(chǔ),或黏合添加劑,其數(shù)量在混合物重量的40%~90%內(nèi)變化。為了提高隔熱性能,有時(shí)向玻璃潤(rùn)滑劑中加入石棉或者使在熔化的潤(rùn)滑劑中易形成孔穴的膨脹添加劑,以此來(lái)降低潤(rùn)滑劑的導(dǎo)熱性。
法國(guó)的有關(guān)專家還曾建議向玻璃潤(rùn)滑劑中加入以下的一種金屬:銅、鉛、鋅、鎳、鐵、鋁的粉末,數(shù)量為3%~30%,金屬微粒均勻地分布在玻璃潤(rùn)滑劑層中,能使玻璃潤(rùn)滑劑從擠壓制品表面上容易去除。國(guó)外在擠壓不銹鋼管時(shí),高溫工業(yè)玻璃得到了應(yīng)用。其使用的擠壓溫度為1100~1200℃。
下面是原蘇聯(lián)國(guó)家玻璃研究所,原全蘇管材研究所和尼科波爾南方鋼管廠等單位聯(lián)合進(jìn)行不銹鋼管擠壓潤(rùn)滑劑的試驗(yàn)研究所取得的部分成果。為了潤(rùn)滑不銹鋼管空心坯的表面,采用了專門成分的玻璃和窗玻璃。為了擠壓不銹鋼管時(shí)芯棒的潤(rùn)滑,用窗玻璃和金屬加工溫在下可揮發(fā)液體組成的懸浮液。為了改善懸浮液的使用能、在其中添加發(fā)膠硅酸鈉或黃著膠和硅酸鈉的混合物(表 4-8)。
在擠壓難熔金屬時(shí),使用特殊的潤(rùn)滑劑的粉術(shù)相的于地日涂加劑組成的懸浮液態(tài)潤(rùn)滑劑。在空心坯內(nèi)表面和擠壓芯棒表面直接用刷子將懸浮液態(tài)的潤(rùn)滑劑條在其上面,作為芯棒和空心坯料的內(nèi)表面之間的潤(rùn)滑。
擠壓模的潤(rùn)滑采用由各種潤(rùn)滑劑制作成的“潤(rùn)滑墊”。在鋼管和型材擠壓時(shí),作為潤(rùn)滑劑應(yīng)用得最多的還是在擠壓溫度范圍內(nèi)黏度為80~100Pa·s的玻璃潤(rùn)滑劑。采用低黏度的玻璃(<50Pa·s)會(huì)導(dǎo)致玻璃墊急速熔化以及熔化了的玻璃從變形區(qū)流失。如變形區(qū)內(nèi)有過(guò)剩數(shù)量的液態(tài)潤(rùn)滑劑會(huì)引起流動(dòng)時(shí)“堆積”。液態(tài)潤(rùn)滑劑被壓入塑性金屬的結(jié)果,則導(dǎo)致鋼管表面形成“橘子皮”缺陷,或在制品上形成“麻點(diǎn)麻坑”缺陷。過(guò)厚的流體潤(rùn)滑劑膜是不穩(wěn)定的,并且會(huì)周期性地遭到破壞而導(dǎo)致制品表面出現(xiàn)裂紋或變形金屬上產(chǎn)生壓痕??梢?jiàn),潤(rùn)滑膜的厚度的增加有一個(gè)“極限值”,當(dāng)達(dá)到或超過(guò)這個(gè)極限時(shí),潤(rùn)滑膜破壞。同時(shí),擠壓棒材或管子的直徑增大至接近模孔的直徑。此時(shí),潤(rùn)滑劑出口又一次被覆蓋,流體膜又再次出現(xiàn)。
在采用具有更大黏度(>100Pa·s)的熔融層的潤(rùn)滑墊的情況下,潤(rùn)滑劑可能不足以使模子同變形金屬完全隔離。
黏度為80~100Pa·s的玻璃潤(rùn)滑劑的熔化就比較均勻,且保證在整個(gè)擠壓周期中形成不間斷的潤(rùn)滑膜。但這個(gè)黏度水平對(duì)一系列難變形材料是不夠的。對(duì)于具有高變形抗力的金屬和合金,例如鎳基高溫合金,必須采用具有更大黏度(≥1000Pa·s)的潤(rùn)滑劑。
根據(jù)擠壓金屬的種類和變形規(guī)范,采用由各種成分組成的玻璃、晶態(tài)玻璃材料、天然硅酸鹽、爐渣以及這些物質(zhì)的混合物制成的潤(rùn)滑墊(表 4-9 和 表 4-10)。
以治金爐渣和許多天然硅酸鹽為主的潤(rùn)滑劑屬于晶態(tài)玻璃潤(rùn)滑劑,這些潤(rùn)滑劑與非晶態(tài)的潤(rùn)滑劑相比具有短的黏度曲線,可以形成簿的連續(xù)潤(rùn)滑膜,并可以比使用的非晶態(tài)玻璃以更高的流出速度進(jìn)行擠壓。這成得的按壓鋼和合金時(shí),國(guó)外已經(jīng)得到了證明。
可以利用冶金生產(chǎn)的爐渣作為潤(rùn)滑劑,如化鐵爐渣和高爐生產(chǎn)的水淬渣。后者有在不同溫度下熔化的共晶化合物,變形時(shí)則形成潤(rùn)滑膜。因此,應(yīng)用其作為在寬的溫度范圍內(nèi)擠壓時(shí)的潤(rùn)滑材料。
高爐渣和化鐵爐渣被有效地應(yīng)用于碳鋼、低合金鋼、高合金鋼以及以鎳合難熔金屬為基的合金的各種形狀型材的擠壓。冶金爐渣作為潤(rùn)滑劑的材料的缺點(diǎn)是某些化學(xué)成分的不穩(wěn)定性和相成分自發(fā)地改變的能力?;F爐渣中含有硬的雜質(zhì),必須將其從混合物中清除。
為了獲得成分更加穩(wěn)定的潤(rùn)滑材料,又引出了焊接熔劑在制作潤(rùn)滑墊中的應(yīng)用。俄羅斯在1100~1200℃溫度范圍內(nèi)擠壓難變形金屬時(shí)采用晶態(tài)潤(rùn)滑劑一石精礦,,黏度高達(dá)3000Pa·8,在1500~1700℃溫度下擠壓難熔金屬時(shí),采用長(zhǎng)石或偉晶花崗巖,而在高于1700℃溫度下擠壓時(shí),采用鉻精礦。此外,由玻璃、爐渣、耐火材料、天然硅酸鹽等為基礎(chǔ)組成的混合物制成的復(fù)合型潤(rùn)滑劑來(lái)制作擠壓墊,得到更廣泛的應(yīng)用。
在潤(rùn)滑劑混合物的基本組分中加入各種添加物的目的是:改變潤(rùn)滑劑的黏度或熔化溫度,改善潤(rùn)滑膜的形成。改善潤(rùn)滑性能,提高潤(rùn)滑膜的隔熱性能。易于清除擠壓制品上殘存的潤(rùn)滑劑。