高強(qiáng)度、低塑性、難變形合金管的生產(chǎn)。
(3)高質(zhì)量要求的專用管和特殊用管的生產(chǎn)。
(4)異型鋼管和異型材的生產(chǎn)。
316不銹鋼管坯在壓力加工時(shí),坯料在高壓下從封閉的擠壓筒內(nèi)通過(guò)擠壓模的模孔流出而得到制品,這種壓力加工過(guò)程稱為擠壓。
擠壓過(guò)程可以采用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn):正擠壓和反擠壓。正擠壓時(shí),金屬坯料被擠壓桿通過(guò)擠壓墊推著,整個(gè)坯料金屬向緊固在擠壓簡(jiǎn)前部的擠壓模方向流動(dòng)。反擠壓時(shí),金屬坯料保持不動(dòng),而由于擠壓模在擠壓簡(jiǎn)內(nèi)朝著金屬坯料移動(dòng)的結(jié)果產(chǎn)生金屬流動(dòng)。
采用這兩種方法擠壓時(shí),擠壓制品橫截面的形狀與尺寸決定于金屬流動(dòng)所通過(guò)的擠壓模模孔的形狀與尺寸。因此,為了得到實(shí)心截面的制品,擠壓模的??滓o子相應(yīng)的形狀與尺寸。
為了得到空心的制品(316不銹鋼管子和不銹鋼異型材),在擠壓模的??變?nèi)必須插人芯棒。芯棒與擠壓模之間形成環(huán)狀間隙,此間隙的形狀與尺寸決定著擠壓制品的形狀與尺寸。
在擠壓空心制品時(shí),利用兩種方法來(lái)形成環(huán)形間隙。其一,采用較長(zhǎng)的芯棒(圖0-1 (b)、 圖0-1 (e)),此時(shí),芯棒不僅穿過(guò)擠壓模,而且穿過(guò)整個(gè)金屬坯料;其二,環(huán)狀間隙的形成借助于較短的芯棒來(lái)達(dá)到, 短芯棒被直接緊固在擠壓模專門(mén)的橋架(舌形梁)上,或者與擠壓模做成一個(gè)整體(圖0-1 (c))。
對(duì)于鋼等高變形抗力的材料,擠壓其空心制品(鋼管及空心型材)時(shí),品能采用較長(zhǎng)的芯棒形成環(huán)形間隙的方法進(jìn)行擠壓。此時(shí),根據(jù)被加工材料的性能,金屬坯料的中心孔可以通過(guò)在立式穿孔機(jī)上直接穿孔得到,也可以通過(guò)機(jī)械加工預(yù)鉆孔后在擴(kuò)孔機(jī)上進(jìn)行擴(kuò)孔后得到。
采用短芯棒來(lái)形成環(huán)狀間隙的方法進(jìn)行空心制品的擠壓,當(dāng)坯料推人擠壓模時(shí),金屬流人夾持芯棒的橋架孔中,在橋架下面包圍著芯棒,且熔焊成管子。利用這種擠壓方法,得到優(yōu)質(zhì)管子的必要條件是確保變形金屬的熔焊條件,并且不能采用潤(rùn)滑劑。因此,這種擠壓方法只適用于擠壓溫度與變形抗力比較低的材料,如鋁合金。
有色金屬管材的擠壓一般都采用帶有內(nèi)置式穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī),實(shí)心壞料的穿孔和擠壓在同臺(tái)擠壓機(jī)上完成,不設(shè)置專用的立式穿孔機(jī)由于擠壓過(guò)程所具有的金屬流動(dòng)的特性, 采用擠壓方法可以制造用其他壓力加工方法(如軋制方法)所不能制造的、形狀非常復(fù)雜的制品(圖0-2)。
擠壓過(guò)程還具有很大的靈活性。在現(xiàn)有的擠壓裝備上,只需要更換擠壓模具的個(gè)別零件(如擠壓棒材時(shí),更換擠壓模;擠壓管材時(shí),更換擠壓模和擠壓芯棒),其產(chǎn)品就可以從一種制品轉(zhuǎn)換為另一種制品,且更換工模具非常簡(jiǎn)單和迅速,只需要幾分鐘就可以完成。根據(jù)德國(guó)施維爾特鋼廠的經(jīng)驗(yàn),在8h工作制的一個(gè)班內(nèi),擠壓15~20種不同斷面的產(chǎn)品很容易實(shí)現(xiàn)。
同時(shí),一般當(dāng)擠壓機(jī)的噸位確定之后,擠壓筒的規(guī)格可選擇3-6個(gè)系列,相應(yīng)的擠壓坯料和工模具的規(guī)格也就在3-6個(gè)系列范圍內(nèi),這就使得擠壓壞料與工模具的準(zhǔn)備比較簡(jiǎn)單。
因此,擠壓法對(duì)于小批量制品的生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)而合理的,甚至當(dāng)制品的形狀能夠用其他的壓力加工方法生產(chǎn)時(shí)也是如此。
擠壓過(guò)程所特有的應(yīng)力狀態(tài)為各向不均勻的壓縮。由于工模具形狀、摩擦力的影響與變形金屬性能的不均勻性,導(dǎo)致在坯料金屬內(nèi)除了壓應(yīng)力以外, 還會(huì)產(chǎn)生附加的剪應(yīng)力。但是研究與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,在采取降低摩擦力與材料性能不均勻性的措施以及選擇形狀合適的工模具后,可使擠壓具有比其他壓力加工方法(如自由鍛或軋制)更為有利的塑性變形條件,從而提高了材料的變形能力,使擠壓法可以實(shí)現(xiàn)任何低塑性材料的壓力加工。并且擠壓加工后的制品內(nèi)部316不銹鋼管致密、性能均勻。
生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)還證明,擠壓制品的表面質(zhì)量與尺寸精度并不比熱軋制品低,有時(shí)還要高一些(表0-1)。德國(guó)工廠的試驗(yàn)表明,在同樣的條件下所生產(chǎn)的擠壓產(chǎn)品的機(jī)械性能,完全在DIN標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的范圍之內(nèi),并且稍優(yōu)于軋制產(chǎn)品。擠壓所得到的在制品長(zhǎng)度方向上較高的抗拉強(qiáng)度可能是擠壓產(chǎn)品一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn).
石油化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展和新建熱電站用材料的升級(jí)換代,需要更大量地使用各種高性能的耐蝕鋼管、316不銹鋼管和耐熱鋼管,以及相當(dāng)大-部分輕型的經(jīng)濟(jì)斷面異型材。這些材料用軋制的方法是很難生產(chǎn)的,而這一領(lǐng)域的產(chǎn)品 只能用擠壓法來(lái)生產(chǎn)。因此,擠壓工藝技術(shù)在我國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景。
不銹鋼是近代工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)和日常生活中不可缺少的材料。
不銹鋼的種類繁多,包括各種耐蝕不銹鋼、耐熱不銹鋼、抗氧化不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、無(wú)菌不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及各種經(jīng)濟(jì)不銹鋼等。與碳索鋼相比較,不銹鋼具有強(qiáng)度高、變形抗力大、加工溫度窄、塑性低等特點(diǎn)。因此,在20世紀(jì)50年代玻璃潤(rùn)滑劑高速擠壓法問(wèn)世之前,由于當(dāng)時(shí)已有的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組,如自動(dòng)軋管機(jī)組、周期軋管機(jī)組、頂管機(jī)組以及三輥軋管機(jī)組等,無(wú)法滿足316不銹鋼管產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性等方面的要求,要么生產(chǎn)效率很低,且不能保證內(nèi)外表面質(zhì)量,即便是生產(chǎn)出制品,也很不經(jīng)濟(jì),導(dǎo)致些具有很好使用價(jià)值的新型不銹鋼材料無(wú)法加工成鋼管和型材,從而限制了新型材料的使用和316不銹鋼管生產(chǎn)的發(fā)展。
直至20世紀(jì)玻璃潤(rùn)滑劑高速擠壓法用于工業(yè)性生產(chǎn)后,世界上大部分制造316不銹鋼管的大公司都采用擠壓法來(lái)制造不銹鋼無(wú)縫鋼管,由此證明,采用玻璃潤(rùn)滑劑高速擠壓法能夠制造長(zhǎng)而薄的不銹鋼無(wú)縫鋼管,且其內(nèi)外表面狀態(tài)良好。因此,擠壓法成為316不銹鋼管生產(chǎn)的316不銹鋼管佳選擇。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,316不銹鋼管的使用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大,對(duì)316不銹鋼管和高性能材料鋼管的品種、質(zhì)量和數(shù)量都提出了越來(lái)越高的要求。因此,采用熱擠壓技術(shù)的工藝目標(biāo)應(yīng)該是:
(1)采用連鑄供坯。特別是對(duì)于在316不銹鋼管市場(chǎng)上占有90%以上市場(chǎng)份額的,大量使用的304、316、321等300系列的奧氏體316不銹鋼管的生產(chǎn),應(yīng)實(shí)現(xiàn)全連鑄供坯工藝,以大幅度降低成本。
(2) 開(kāi)發(fā)熱擠壓成品管。對(duì)于各種不同性能的不銹鋼,采用適當(dāng)?shù)牟A?rùn)滑劑,使擠壓316不銹鋼管的表面質(zhì)量和尺寸精度達(dá)到或超過(guò)熱軋管標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)熱擠壓精管。
(3) 開(kāi)發(fā)高性能、高合金、低塑性、難變形材料的熱擠壓成品管。同時(shí)為冷加工提供這類合金的荒管來(lái)生產(chǎn)冷軋冷拔精品管,逐步實(shí)現(xiàn)這類高新產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化。
(4) 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝的升級(jí)換代。采用熱擠壓毛管作為冷軋冷拔坯料管,消除原來(lái)斜軋穿孔毛管內(nèi)表面可能出現(xiàn)的質(zhì)量隱患。并且,采用熱擠壓的近終毛管,可減少冷加工道次,提高成材率,降低現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的升級(jí)換代。
(1)滿足耐蝕性 耐蝕性是不銹鋼316不銹鋼管具特色的特性,也是絕大多數(shù)人選擇不銹鋼的根本原因。選擇不銹鋼首先必須考慮其“不銹”的特性,這也是決定是否選用的重要指標(biāo),
“不銹”是相對(duì)的,而不是316不銹鋼管的,應(yīng)該根據(jù)使用環(huán)境的特性,具體選擇適合的不銹鋼品種。
(2) 滿足力學(xué)性能要求 在滿足耐蝕性的基礎(chǔ)上,不銹鋼零件還必須具有一定的力學(xué)性他,這是實(shí)現(xiàn)不銹例零件使用價(jià)值的基礎(chǔ)。目前,大量不銹鋼零件用于結(jié)構(gòu)零件和承壓零件,尤其是用于一些承壓容器,這對(duì)于不銹鋼的力學(xué)性能要求更高。
不銹鋼零件可以通過(guò)熱處理和表面處理提高力學(xué)性能,使之可以滿足使用條件的要求,不同的使用環(huán)境也對(duì)不銹鋼零件的鋼種的處理提出了明確要求。
() 滿足工藝性能要求 在滿足耐蝕性和力學(xué)性能的基礎(chǔ)上,不銹鋼材料的工藝性能也是選用的一個(gè)重要依據(jù),結(jié)合零件的使用環(huán)境和現(xiàn)有設(shè)備,選擇可以通過(guò)現(xiàn)有工藝條件和加工方法進(jìn)行生產(chǎn)的材料非常重要。
(4)滿足特殊使用要求 不銹鋼由于其性能優(yōu)良,被大量用于化工、食品、醫(yī)療、機(jī)械等諸多領(lǐng)坡,不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的特殊要求,例如化工領(lǐng)城一般要求不銹鋼材料具有優(yōu)良的耐酸、賊、化工溶劑等,對(duì)于一般無(wú)極酸,常選用含Mo2%~3%的不銹鋼,而對(duì)于氧化性釀(濃硫酸、濃硝釀等)常選用含Mo、Cu以及含Si6%以上的不銹鋼:食品行業(yè)要求、合金成分無(wú)油脂溶出,一般選用1CrI8NigTi等;醫(yī)療領(lǐng)域要求不銹鋼材料、安金、無(wú)排異反應(yīng)等,如316L以及無(wú)鎳不銹鋼等。選用不銹鋼材料需要根據(jù)不同的使用條件綜合考慮。
(5)降低成本 成本也是現(xiàn)代企業(yè)必須重視的問(wèn)題,而不銹鋼品種眾多,不同的鍋種由于合金成分的不同,價(jià)格相差很大,甚至可以達(dá)到數(shù)倍以上,在滿足使用性能的條件下,盡量選用合適的材料,面非性能越高越好。
油脂溶出,一般選用1CrI8NigTi等;醫(yī)療領(lǐng)域要求不銹鋼材料、安金、無(wú)排異反應(yīng)等,如316L以及無(wú)鎳不銹鋼等。選用不銹鋼材料需要根據(jù)不同的使用條件綜合考慮。
(5)降低成本 成本也是現(xiàn)代企業(yè)必須重視的問(wèn)題,而不銹鋼品種眾多,不同的鍋種由于合金成分的不同,價(jià)格相差很大,甚至可以達(dá)到數(shù)倍以上,在滿足使用性能的條件下,盡量選用合適的材料,面非性能越高越好。
熱擠壓316不銹鋼管的坯料可