鎂合金熱擠壓無(wú)縫管簡(jiǎn)介

《鎂合金熱擠壓無(wú)縫管(YS/T 697-2009)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

區(qū)別于傳統(tǒng)鋼鐵材料和有色金屬材料采用軋制穿孔工藝生產(chǎn)荒管，690合金無(wú)縫管的生產(chǎn)主要是采用熱擠壓成型方式，如圖1所示是690合金荒管的熱擠壓工藝工裝簡(jiǎn)化圖。

用熱擠壓方式生產(chǎn)無(wú)縫管要求管坯是空心的坯料，國(guó)內(nèi)較多采用先鉆孔后經(jīng)感應(yīng)加熱擴(kuò)孔的方式得到熱擠壓空心管坯。擴(kuò)孔后的空心管坯溫度有所下降，需再經(jīng)過(guò)感應(yīng)加熱，使溫度提升到設(shè)定的坯料預(yù)熱溫度。擠壓開(kāi)始之前，把能起到潤(rùn)滑作用的玻璃墊片放在擠壓模上，同時(shí)用玻璃粉末對(duì)空心管坯的內(nèi)外表面進(jìn)行潤(rùn)滑。將預(yù)熱后涂抹玻璃粉潤(rùn)滑的管坯運(yùn)送到擠壓筒附近的上料臺(tái)，然后滾進(jìn)擠壓筒和柱塞之間的料槽里，將擠壓墊片運(yùn)送到料槽中并貼近坯料，擠壓桿緩慢移動(dòng)并靠近擠壓墊后，伸出擠壓芯棒，將坯料、擠壓墊片、擠壓芯棒連成一個(gè)整體。擠壓桿在低擠壓壓力下向前移動(dòng)，將坯料送入擠壓筒中，料槽自動(dòng)下降，隨著擠壓力的不斷增加，擠壓桿逐漸向前移動(dòng)，先進(jìn)行預(yù)擠壓，填充管坯與擠壓筒之間的縫隙，接著坯料會(huì)從擠壓模與擠壓芯棒之間的間隙擠出。在此過(guò)程中，玻璃墊片與熱坯料接觸后逐漸軟化，并在坯料表面形成一層玻璃潤(rùn)滑膜。擠壓桿在大擠壓力下繼續(xù)向前移動(dòng)，直到最后剩下一段很短的余料，完成一次熱擠壓。

熱擠壓機(jī)廣泛應(yīng)用在型材、帶材（如鋁銅型材、不銹鋼型材等）的加工行業(yè)，近年來(lái)將粉末裝入鋼包套內(nèi)經(jīng)熱擠壓生產(chǎn)高速鋼、核燃料等工藝逐年增多。

金屬材料在擠壓模內(nèi)的受力狀態(tài)幾乎是三維受力狀態(tài)。在熱擠壓過(guò)程中，晶粒之間存在有巨大的剪切應(yīng)力和剪切形變。這種特殊的受力狀態(tài)對(duì)破壞粉末燒結(jié)坯料中的顆粒邊界（PPB），提高粉末顆粒的變形量，消除孔隙有明顯的效果，因此一般認(rèn)為粉末冶金產(chǎn)品一經(jīng)熱擠壓處理后，其材料的綜合力學(xué)性能普遍提高。

如圖2所示是300t臥式熱擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。它主要是由一臺(tái)臥式油壓機(jī)組成。擠壓模具是由擠壓嘴4，擠壓模7、擠壓推桿9組成。擠壓推桿9用螺栓固定在活動(dòng)橫梁11上，擠壓模具外面安裝有一臺(tái)可以左右移動(dòng)的加熱爐6。擠壓模具的右端由模具固定架10固定。擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的擠壓抗力將由油壓機(jī)的受力支架8等承受。擠壓出的產(chǎn)品經(jīng)下橫梁的中心孔排出落入出料器上。

熱擠壓模具材料的選擇是根據(jù)擠壓材料的熱變形溫度和擠壓的壓應(yīng)力來(lái)決定。例如當(dāng)擠壓鋁合金時(shí)，在室溫下的擠壓應(yīng)力約為1200～1400MPa。但當(dāng)溫度提高到600℃時(shí)，擠壓應(yīng)力可降為550～600MPa。

模具材料在室溫下可供選擇的有GCr15、9CrSi、W18Cr4V、4CrW2Si；在600℃以上使用的模具材料有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V、3Crl8Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr8Ni25Si2、12Cr3MoVSiTiB等。另外，硬質(zhì)合金和某些金屬陶瓷材料具有較高的硬度和使用溫度，可以用來(lái)作擠壓模的襯里材料。

如圖3所示為簡(jiǎn)易熱擠壓機(jī)示意圖。它主要由油壓系統(tǒng)、受力架，擠壓模具、加熱爐等四部分組成。

油壓系統(tǒng)包括油泵、閥門(mén)、管道、油缸、活塞等部件。圖3中為了簡(jiǎn)化只把油缸11及活塞12等部件畫(huà)出。油缸產(chǎn)生的巨大壓力由受力柱16和固定螺母14支承。擠壓模6安裝在移架23的臺(tái)面上。加熱爐4安裝在擠壓模外圍。當(dāng)擠壓物料3被加熱后，活塞12在油液壓蔓推動(dòng)下通過(guò)擠壓推桿22將擠壓料3擠出，完成擠壓工序。

粉末冶金專用的熱擠壓機(jī)，在我國(guó)尚未生產(chǎn)。在鋁型材、銅型材等行業(yè)中使用的擠壓機(jī)有下列幾種，其性能如圖4所示。

熱擠壓模是指使熾熱金屬直接被擠壓成各種型材、異型材或管材的模具。

熱擠壓模的工作條件相當(dāng)苛刻，承受壓縮應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，脫模時(shí)也承受一定的拉應(yīng)力。另外還受到?jīng)_擊負(fù)荷的作用。模具與熾熱金屬接觸時(shí)間較長(zhǎng)，使其受熱溫度比熱鍛模更高，尤其是用于加工鋼鐵材料和難熔金屬時(shí)，工作溫度高達(dá)600—800℃，熱擠壓模的失效形式主要是模腔過(guò)量塑性變形、開(kāi)裂、熱疲勞和熱磨損。

熱擠壓模具用鋼的尺寸一般比熱鍛模小，因此，對(duì)于這類模具特別要求具有高的熱穩(wěn)定性，較高的高溫強(qiáng)度和足夠的韌性，良好的耐熱疲勞性和高的耐磨性。

常用的熱擠壓模具用鋼是鎢系熱作模具鋼和鉻系熱作模具鋼，還有鉻鉬系、鎢鉬系和鉻鉬鎢系等新型的熱作模具鋼以及基體鋼等。

鎢系熱作模具鋼的代表性鋼種為傳統(tǒng)的3Cr2W8V鋼，由于其耐熱疲勞性差，在熱擠壓模方面應(yīng)用將逐漸減少，但在壓鑄模方面應(yīng)用較多。

鉻系熱作模具鋼的代表性鋼種有4Cr5MoSiV（H10）、4Cr5MoSiV（HM1）和4Cr5W2VSi（W2）等。這類鋼種是我國(guó)引進(jìn)鋼號(hào)中應(yīng)用最大、推廣最廣泛的鋼種

鉻鉬系熱作模具鋼的代表性鋼種有4Cr3MoSiV（H10）、3Cr3Mo3W2V（HM1）等。