不銹鋼管擠壓工模具的使用壽命取決于擠壓工模具的使用條件。影響擠壓工模具使用壽命的條件有:擠壓溫度(坯料的加熱溫度)、工藝潤滑狀態(潤滑劑的性能與施加方法)、擠壓速度、材料的變形抗力、擠壓比(變形量的大小)以及使用不銹鋼管擠壓工模具的條件(如工模具的使用溫度、材料及其設計和加工的質量)等。但是,以上使用條件對于擠壓工模具使用壽命的影響并不是單獨起作用的,而是各種條件相互關聯在一起,綜合的作用下影響到不銹鋼管擠壓工模具的使用壽命和擠壓產品的質量。
1. 擠壓溫度的影響
擠壓溫度包括坯料的加熱和再加熱的溫度、擠壓過程中的溫升和溫降。圖7-56所示為不同鋼種的擠壓溫度與變形抗力的關系。
由圖7-56可以看出,隨著擠壓溫度的增高,變形抗力降低;反之,由于工模具接觸高溫的坯料,無論其表面有多少熔融玻璃潤滑劑的絕熱作用,但與高溫坯料的接觸不可避免地會導致工模具壽命的降低。此外,即使采用無氧化加熱,而高溫坯料在輸送和操作過程中的二次氧化,也會降低玻璃潤滑劑的使用效果,從而降低了工模具的使用壽命,并且會導致擠壓成品鋼管產生裂紋等缺陷。同樣,低溫擠壓使變形抗力增大,使擠壓過程不穩定,會導致玻璃潤滑不充分,而對工具壽命和成品質量造成不良影響。
2. 玻璃潤滑劑的影響
潤滑狀態的好壞在很大程度上決定著擠壓工模具的使用壽命和擠壓產品的質量。一般情況下,將作為潤滑劑的玻璃提供給坯料的前端面和外表面,在擠壓鋼管時還要輸送到坯料的內表面。由于擠壓時的擠壓力高達500~1000MPa,因此,在擠壓模、擠壓筒內襯、芯棒與被擠壓坯料之間形成厚度約為0.1mm的熔融黏稠的玻璃薄膜,起到潤滑與絕熱的作用,從而可以保護這些工模具。如果玻璃薄膜層過厚,或留有未熔玻璃的殘余,絕熱性雖好,但會加速工模具的磨損,且過厚的玻璃潤滑層是很不穩定的;若玻璃薄膜層過薄,則玻璃薄膜的連續性會遭到破壞,導致擠壓時潤滑不良而降低工模具壽命。因此,適當的性能、合適的數量、正確地施加玻璃潤滑劑,乃是熱擠壓必需的條件。
玻璃潤滑劑的絕熱性不會隨著玻璃的成分變動而改變,但其潤滑性(黏性)不同,從而必須根據鋼種、擠壓溫度來選擇適當化學成分的玻璃。
3. 擠壓速度、變形抗力、擠壓比的影響
圖7-57所示為在φ175mm的擠壓筒(采用SKD4工具鋼的擠壓模,其硬度HRC為42~46)中擠壓軸承鋼管和不銹鋼管時,每個擠壓模的使用壽命與擠壓比的關系。從圖7-57可以看出,擠壓模的使用壽命隨著擠壓比的增加而降低,同時擠壓不銹鋼管時,擠壓模的使用壽命較擠壓軸承鋼管時要短。
圖7-58所示為擠壓軸承鋼管和不銹鋼時芯棒的使用壽命與擠壓比的關系。擠壓條件為采用φ175mm擠壓筒;擠壓模材料為SKD4,硬度為HRC35~40;擠壓筒內襯材料為H12,硬度為HRC 40~43.
由圖7-58可見,芯棒的使用壽命遠比擠壓模要高。但是,擠壓比、擠壓鋼種同使用壽命的關系與擠壓模的傾向相同。
擠壓筒內襯平均的使用壽命為4000~6000次,若在鍍鉻后可以達到8000~10000次。
擠壓墊采用SKD61鋼,硬度為HRC40~45,其平均壽命為3000次。鋼種和硬度相同的模座支承約為10000次,模座為3000~4000次,擠壓(穿孔)桿、芯棒支承等壽命可達數萬次至數十萬次以上。