熱擠壓不銹鋼管坯料在穿孔前和擠壓前坯料加熱的溫度應(yīng)選擇在材料的最高塑性溫度范圍之內(nèi),可按“塑性一溫度關(guān)系圖表”來確定。材料的塑性圖表一般是在實驗的條件下,采用加熱至不同溫度的試樣進(jìn)行的力學(xué)試驗的基礎(chǔ)上繪制而成的。這些力學(xué)試驗包括高溫拉伸試驗、熱扭轉(zhuǎn)試驗、熱頂鍛試驗,以及模擬各種壓力加工方法的坯料在受力條件下的試驗設(shè)備上進(jìn)行的高溫試樣的軋制、擠壓、拉伸等試驗。


  圖2-6所示為材料進(jìn)行熱扭轉(zhuǎn)試驗時的塑性圖。試驗條件:試樣直徑8.5mm,試樣工作部分的長度40mm;試驗時試樣的扭擰轉(zhuǎn)速130r/min;相應(yīng)的變形速度(擠壓速度)10~20mm/s。


圖 2-6.jpg


  圖2-6中陰影部分所示為321不銹鋼材料的最高塑性溫度范圍。在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行材料的熱加工時,材料的塑性最高,變形抗力最低。


 最適合于擠壓工藝條件下確定材料“塑性一溫度關(guān)系圖表”的試驗方法,是在專用的液壓試驗擠壓機(jī)上,采用圓錐形芯棒進(jìn)行擠壓試驗的方法。試驗時,根據(jù)試樣材料的變形抗力,按規(guī)定的純擠壓時間或規(guī)定的試樣擠壓長度上,停止擠壓過程,可得到不同厚度的壓余,從而可測量出擠出試樣不銹鋼管后端的不同截面上的壁厚,并可以計算出擠出的試樣管在最小壁厚時的延伸系數(shù),即為達(dá)到的延伸系數(shù)。


 沿擠出試樣管的軸線方向解剖不銹鋼管,清除潤滑劑,檢查鋼管內(nèi)外表面質(zhì)量情況,確定鋼管金屬連續(xù)性開始遭到破壞的位置的試樣長度,并計算出相應(yīng)長度位置截面上的延伸系數(shù),此為材料開始破壞時的臨界延伸系數(shù),即材料在該溫度速度條件下的臨界變形量。小于臨界變形量以及相應(yīng)變形抗力較低的溫度區(qū)間,即為材料擠壓加工的溫度范圍。


 俄羅斯全蘇管材科學(xué)研究所在5MN液壓試驗擠壓機(jī)上裝置采用圓錐形芯棒擠壓管材的專用工具,可以保證在同一支試驗鋼管上的延伸系數(shù)在 6~85 的范圍內(nèi)變化。試驗時擠壓筒內(nèi)襯的直徑為85mm,擠壓模??椎闹睆綖?9mm,錐形芯棒和擠壓坯料的尺寸如圖2-7所示。


圖 2-7 擠壓圖錐形管用的芯棒和坯料尺寸.jpg


 在圖2-7所示的擠壓工模具配置的條件下,擠壓時作用于坯料金屬上的擠壓力可以達(dá)到11MPa。


在擠壓有壁厚變化的試樣管時,每個時刻的延伸系數(shù)計算后,得到所擠壓出鋼管的長度 Lt 與錐形芯棒的半徑 rz 的關(guān)系如下:


式 2-6.jpg


 通過擠壓和研究具有變化壁厚的不銹鋼管,可以建立起臨界延伸系數(shù)與坯料加熱溫度的關(guān)系圖表,確定最佳塑性溫度范圍和在該溫度允許的變形量。


 在進(jìn)行具有變化壁厚不銹鋼管的擠壓試驗時,芯棒尺寸的確定應(yīng)考慮到在擠壓時能夠得到亞臨界、臨界和超臨界變形程度的鋼管。因為擠壓時不銹鋼管金屬連續(xù)性的破壞,只有在臨界和超臨界變形程度的條件下才會發(fā)生。即在采用圓錐形芯棒擠壓鋼管時,金屬完整性的破壞只是在當(dāng)材料的塑性非常低的情況下出現(xiàn)。


 如對于變形的321不銹鋼坯料,在一定的溫度下,當(dāng)延伸系數(shù)達(dá)到35~50時,也未出現(xiàn)完整性遭到破壞的現(xiàn)象。因此,采用圓錐形芯棒進(jìn)行擠壓試驗,確定材料“塑性一溫度關(guān)系圖表”的方法,特別適合于高合金等低塑性、難變形的材料。


圖 2-8 錐形芯棒擠壓鋼管時確定延伸系數(shù)用曲線.jpg


圖2-8所示為擠壓有變化壁厚的不銹鋼管時,計算指定時刻的延伸系數(shù),得到的所擠出鋼管的長度L,與錐形芯棒相應(yīng)的半徑r,及其與延伸系數(shù)λ 的關(guān)系。圖 2-8 可用于確定延伸系數(shù)。