工藝潤滑劑對(duì)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(píng)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(píng)價(jià)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(duì)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(cè)得。但是在測(cè)量黏度時(shí)，不響的熔融玻璃潤滑劑的甜茂，可以以足夠的精度測(cè)得。但是，在測(cè)量黏度時(shí)，不考慮潤滑劑和金屬之間的熱交換則是一個(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(hào)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(cè)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(cè)溫儀：輻射式測(cè)溫儀（用于測(cè)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(cè)量微觀不平度的凹坑深度）；

 金屬劇烈變形區(qū)內(nèi)流動(dòng)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(duì)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(shí)，得到相同程度的改善。而當(dāng)使用玻璃的黏度為124Pa·s時(shí)，鋼管內(nèi)外表面的質(zhì)量，在平均擠壓速度下變壞了。

 對(duì)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(shí)，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(shí)，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(shí)，擠壓速度仍為200mm/s時(shí)，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(shí)，擠壓速度提高到350mm/s時(shí)，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(shí)，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(shí)的情況。在該種條件下擠壓時(shí)，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(shí)，特會(huì)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(shí)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(duì)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(shí)，并不會(huì)引起與潤滑劑流體動(dòng)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(shí)，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(huì)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(duì)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。