工藝潤滑劑對擠壓不銹鋼管質(zhì)量的影響有哪些

  適用于現(xiàn)代臥式不銹鋼管型材擠壓機(jī)工作條件的最佳的工藝潤滑劑被認(rèn)為是硅酸鹽類潤滑劑－玻璃型的和結(jié)晶型的潤滑劑。在不同的擠壓機(jī)上，采用的玻璃潤滑劑的使用效果基本上是按其化學(xué)成分給予評定。在多數(shù)情況下，這是從設(shè)備設(shè)計(jì)和潤滑劑配制的實(shí)際可能性出發(fā)，試驗(yàn)性地選配潤滑劑。但是，由于化合物的多樣性以及潤滑劑必須要經(jīng)過不同擠壓條件下的試驗(yàn)驗(yàn)證，僅僅按化學(xué)成分來評價潤滑劑是不夠的。

 一般認(rèn)為，決定玻璃潤滑劑使用效果的基本性質(zhì)是玻璃潤滑劑的熱傳導(dǎo)性和黏度。熱傳導(dǎo)性的側(cè)量方法在實(shí)際工作中尚未獲得應(yīng)用，但對潤滑性有很大影響的熔融玻璃潤滑劑的黏度，可以足夠的精度測得。但是在測量黏度時，不響的熔融玻璃潤滑劑的甜茂，可以以足夠的精度測得。但是，在測量黏度時，不考慮潤滑劑和金屬之間的熱交換則是一個大誤區(qū)。過去多數(shù)研究的問題是把玻璃潤滑劑一般看成是已經(jīng)熔化的、已知黏度和一定厚度薄膜的物質(zhì)，而未考慮到玻璃潤滑劑的熔化條件。而玻璃潤滑劑熔化的特點(diǎn)，決定于該過程的許多因素，其潤滑劑和擠壓金屬的熱物理學(xué)的參數(shù)、坯料的尺寸、擠壓過程的溫度一速度參數(shù)等。

 浙江不銹鋼管廠曾對在熱擠壓工藝過程中的不同參數(shù)的條件下，工藝潤滑劑對于擠壓鋼管質(zhì)量的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其目的是檢查工藝潤滑劑在擠壓過程的各種不同的條件下，對擠壓不銹鋼管質(zhì)量的影響。

試驗(yàn)研究采用具有不同強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的坯料進(jìn)行：

試驗(yàn)坯料的鋼種：碳素鋼10號鋼、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni10Ti、高鉻鎳耐蝕不銹鋼0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti;

料的加熱溫度：1140~1250℃;

擠壓速度范圍：200~450mm/s;

擠壓延伸系數(shù)：8~36;

擠壓模進(jìn)口錐角：45°、60°、67.5°、90°;

坯料表面粗糙度：粗磨10~20μm、5~10μm、1.25~2.5μm

坯料前端面角度：45°、60°、67.5°、90°;

潤滑劑黏度：5~300Pa·s,包括結(jié)晶型和玻璃型，潤滑墊的形狀和幾何尺寸與擠壓模和坯料前端面相適應(yīng)。試驗(yàn)所用的檢測儀器儀表包括：

 黏度計(jì)：熔融狀態(tài)潤滑劑黏度采用OPTPEC黏度計(jì)（制定刻度的物質(zhì)：酐）；

 示波儀：記錄擠壓力和平均擠壓速度；

 測溫儀：輻射式測溫儀（用于測量擠壓前坯料溫度），光學(xué)高溫計(jì)（用于量擠壓后制品溫度）；

 MuC-11型雙倍顯微投視儀：用于鋼管表面質(zhì)量分析（測量微觀不平度的凹坑深度）；

 金屬劇烈變形區(qū)內(nèi)流動特點(diǎn)分析：采用宏觀和微觀方法進(jìn)行。

 一般認(rèn)為，為了減輕工具的受熱，提高工具的耐久性，因而也提高了擠壓制品的表面質(zhì)量，必須使用最高的擠壓速度。擠壓速度和潤滑劑粘度對擠壓不銹鋼管表面質(zhì)量影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。由圖可以看出，隨著擠壓速度和玻璃潤滑劑黏度的增大，不銹鋼管的內(nèi)外表面質(zhì)量，當(dāng)使用玻璃潤滑劑的黏度為83Pa·s以下時，得到相同程度的改善。而當(dāng)使用玻璃的黏度為124Pa·s時，鋼管內(nèi)外表面的質(zhì)量，在平均擠壓速度下變壞了。

 對不銹鋼管內(nèi)外表面質(zhì)量影響最大的因素還是玻璃潤滑劑的黏度：

  1. 當(dāng)使用黏度為15Pa·s的玻璃潤滑劑，在最低的擠壓速度為200mm/s時，擠壓后不銹鋼管的表面微觀不平度的深度，在內(nèi)表面達(dá)60μm,在外表上為70μm.

  2. 當(dāng)使用同樣黏度15Pa·s,提高擠壓速度至350mm/s時，成功地降低了不銹鋼管內(nèi)外表面的微觀不平度的深度，其內(nèi)表面為40μm,而相應(yīng)的外表面為45μm。

  3. 當(dāng)使用黏度為83Pa·s的玻璃時，擠壓速度仍為200mm/s時，其內(nèi)表面的微觀不平度的深度減少到29μm,而外表面達(dá)到44μm.

  4. 當(dāng)使用黏度為83Pa·s的玻璃時，擠壓速度提高到350mm/s時，相應(yīng)地降低不銹鋼管的內(nèi)外表面微觀不平度的深度，其內(nèi)表面為18μm,而外表面為20μm.

 5. 但當(dāng)采用玻璃黏度為124Pa·s的玻璃潤滑劑時，提高擠壓速度導(dǎo)致擠悶，擠不出不銹鋼管。

  同樣從圖得出，最佳結(jié)果是相應(yīng)于使用黏度為80~90Pa·s的玻璃潤滑劑在高速區(qū)域的擠壓時的情況。在該種條件下擠壓時，上述參數(shù)為最佳值。當(dāng)違背最佳參數(shù)值，降低擠壓速度和玻璃黏度時，特會導(dǎo)致擠壓不銹鋼管內(nèi)外表面質(zhì)量的降低，這是因?yàn)榇藭r降低了潤滑薄膜的屏幕特性和增加熔化的潤滑劑層的厚度，而引起鋼管上出現(xiàn)斷層，使擠壓不銹鋼管表面出現(xiàn)擦傷和折疊缺陷。相應(yīng)潤滑劑的最佳黏度提高了擠壓速度，增加潤滑劑的黏性阻力，減小熔化的潤滑層的厚度。該厚度可能對充分使摩擦表面的凹凸不平度屏幕化不足，而導(dǎo)致擠壓鋼管表面出現(xiàn)擦傷或者使擠壓過程中斷。

  提高擠壓速度和玻璃潤滑劑的黏度到一定的數(shù)值時，并不會引起與潤滑劑流體動力學(xué)理論相一致的擠壓力的成比例的增加。因此，在試驗(yàn)中，當(dāng)擠壓不銹鋼管速度增加2倍，提高潤滑劑黏度至5倍時，穩(wěn)態(tài)擠壓力僅提高10%。但在同樣條件下，提高潤滑劑黏度8.5倍。就會引起擠壓力劇烈增長和擠壓過程無法進(jìn)行。這是由于摩擦表面之間潤滑劑屏幕作用的可靠性對于變形力的決定性影響所致。在擠壓速度和潤滑劑黏度提高到合適的數(shù)值之前，其可靠性提高。潤滑劑黏度的進(jìn)一步增加，由于黏性阻力提高，使變形力成比例地增長。