熱擠壓鋼管的擠壓工藝方法和模具配置及熱軋管尺寸公差比較

  金屬壓力加工時(shí)，坯料在高壓下從封閉的擠壓筒內(nèi)通過擠壓模的?？琢鞒龆玫街破?，這種壓力加工過程稱為擠壓擠壓過程可以采用兩種方法來實(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擠壓墊推著，整個(gè)坯料金屬向緊固在擠壓筒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筒內(nèi)朝著金屬坯料移動(dòng)的結(jié)果產(chǎn)生金屬流動(dòng)。擠壓方法及工模具配置如圖所示。

   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)所通過的擠壓模?？椎男螤钆c尺寸。因此，為了得到實(shí)心截面的制品，擠壓模的模孔要給予相應(yīng)的形狀與尺寸。為了得到空心的制品（管子和空心異型材），在擠壓模的?？變?nèi)必須插入芯棒。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)，利用兩種方法來形成環(huán)形間隙。其一，采用較長(zhǎng)的芯棒狀與尺寸。此時(shí)，芯棒不僅穿過擠壓模，而且穿過整個(gè)金屬坯料；其二，環(huán)狀間隙的形成借助于較短的芯棒來達(dá)到，短芯棒被直接緊固在擠壓模專門的橋架（舌形梁）上，或者與擠壓模做成一個(gè)整體。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)，只能采用較長(zhǎng)的芯棒形成環(huán)形間的方法進(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在立式穿孔機(jī)上直接穿孔得到，也可以通過機(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)坯料推入擠壓模時(shí)，金屬流入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)心坯料的穿孔和擠壓在同一臺(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8小時(shí)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)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)部組織致密、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DN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、不銹鋼管和耐熱鋼管，以及相當(dāng)大一部分輕型的經(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。