浙江至德鋼業有限公司根據擠壓不銹鋼管坯料的材質、變形抗力和擠壓溫度,選擇在擠壓溫度下具有合適黏度值的玻璃潤滑劑。玻璃粉的粒度為0.88~1.17mm(按美國資料中粗粉的粒度尺寸)。以硅酸鈉的水溶液(水玻璃)、膨潤水膠(或黃蓍膠)、水作為黏結劑,其加入量為5%~10%,按一定比例精心攪拌均勻,然后在專用的成型模內搗實,并通過壓力機或手工成型。成型后玻璃墊的強度為0.12~0.2MPa,或達到玻璃密度的50%~70%,具有一定的密度和強度。然后在烘烤爐內加熱到180~200℃,保溫75分鐘左右,冷卻出爐。


  制作玻璃潤滑墊時,除了根據不銹鋼管坯料材料的擠壓溫度,選擇合適的玻璃潤滑墊劑的化學成分之外,還必須具有正確的形狀。根據經驗可以確定玻璃潤滑墊的有關尺寸:玻璃潤滑墊的外徑比相應的擠壓筒內徑小2~5mm,內徑比相應不銹鋼管直徑大10%~15%。玻璃墊的厚度是一個重要參數,其厚度應保證在擠壓過程中整支不銹鋼管表面上都能均勻地覆蓋上一層厚度為0.05~0.15mm的玻璃潤滑劑薄膜。在擠壓過程結束時,壓余上面應殘留一小部分的玻璃潤滑劑,但應該是所剩無幾,以免造成浪費。根據經驗,擠壓不銹鋼管時,玻璃墊的厚度可以取擠壓坯料長度的4%~8%,而其質量約為變形坯料質量的0.9%~1.0%.也可以根據圖 2-21,按照不同擠壓筒的直徑與坯料長度的比值L/D,來確定玻璃潤滑墊的重量。


圖 2-21.jpg


  此外,在制作玻璃潤滑墊時,正確地選用水玻璃的型號很重要。美國專家推薦,采用N型水玻璃可以制成經久耐用和不易破碎的玻璃墊。在無水情況下,硅酸鈉水玻璃的高溫性能:軟化點649℃,熔化點840℃.N型水玻璃和一定比例的水混合后,加入到制墊用玻璃粉中制成的玻璃墊不易破碎。制成的玻璃墊應儲放在干凈的場所,避免吸潮和塵土污染。玻璃墊成品可以存放幾個星期,但不宜放置太久。比值L/D值得注意的是,在現場存放的玻璃粉,應放置在密封的容器或口袋內,防止玻璃粉受潮或混入雜物,特別是固體雜物混入玻璃粉內。任何在不同場合混入的固體雜物,都會在擠壓時進入???,或被擠壓到制品的表面,導致擠壓不銹鋼管產生表面缺陷。


1. 玻璃潤滑墊的使用操作方法


 正確地選擇玻璃潤滑劑(黏度、粒度、工作溫度范圍)是順利進行熱擠壓的關鍵。要成功地進行熱擠壓,玻璃潤滑劑還必須與其他因素(工模具準備、坯料加熱、擠壓速度和擠壓比等)相匹配。


 工作正常的玻璃潤滑劑擠壓后,應當在不銹鋼管的表面上留下一層薄薄的深藍色或者綠色的玻璃薄膜。如果選用的玻璃潤滑劑太硬,或者其工作溫度高于坯料金屬的加熱溫度,則在擠壓過程中將不會流動,不但起不到潤滑的作用,反而成為磨料,劃傷不銹鋼管表面,造成表面凹坑?;蛘?,在擠壓后在不銹鋼管的前端部分表面上覆蓋一層白色的粉狀玻璃。這是由于不銹鋼管頭部在形成管子前玻璃潤滑劑沒有完全融化,擠壓開始時入口大,而進入模子前面開口后逐漸減小,擠壓時坯料頭部先被壓縮,而后開始流動,遇到玻璃潤滑墊被壓碎,在模前堆積了太多的玻璃粉,有堵塞金屬流動通道的現象。引起擠壓初始壓力增高,金屬從??桌飻D出遇到了很大的困難。當一出現有薄弱環節時,就先擠出。一旦??妆煌黄?,在高壓下未融化的玻璃粉就高速噴出,并黏附在鋼管前端的表面上,這種情況在使用錐形玻璃墊時容易發生。


由于同樣的原因,如果玻璃墊用的玻璃粉太細,或者擠壓玻璃墊太厚、組織太軟容易破碎等原因,也會導致全屬流動通道被堵寨現象,當金屬找到薄弱之處時就先沖破阻力,把堵塞的玻璃粉全部排除后才能進入正常的擠壓程序,直到擠壓過程結束。這時,又可能會在擠出不銹鋼管的前端出現勺子形狀的缺口,或者可能造成鋼管前端300~450mm“開花”缺陷。如果對于玻璃潤滑劑而言,坯料金屬的溫度太高,則在擠壓后的鋼管表面上會出現一層淺棕色的薄膜。這將不能起到隔離和潤滑的作用,導致擠壓模具和不銹鋼管表面的破壞。另外,在擠壓大規格的鋼管時,玻璃潤滑墊又不能太薄,因為大規格鋼管擠壓時,坯料在圓角處需要更多的玻璃潤滑劑。如果玻璃潤滑劑供應不足以保證擠壓模和潤滑外表面,將會導致模具的損壞和鋼管外表面產生缺陷。所以,一般可將玻璃墊外圓部分做得厚一些。


 值得注意的是,目前絕大部分的臥式擠壓機上,玻璃潤滑墊的施加基本上是用手工來完成的。要使施加的玻璃墊更有效地發揮作用,首先要確保所施加的玻璃墊是豎直放置,并且完好無損的。在現場可以通過直接觀察擠壓筒內或者借助于一面鏡子綁在鐵桿上來檢查玻璃墊是否豎直在原來的位置上,并且完好無損。同時,也可以通過觀察擠壓模和不銹鋼管表面上造成的磨損和拉痕來判斷玻璃潤滑墊工作情況是否正常。


 有時在擠壓過程中,可以看到鋼管前端一定長度的外表面上出現白色的玻璃粉和干燥的鋼管外表面,而鋼管的內表面出現看似沒有被融化的玻璃結晶被夾在芯棒和坯料內表面之間,然后嵌入塑性金屬表面,并且鋼管前端出現像砂皮一樣的粗糙內表面。玻璃潤滑劑沒有起到融化和潤滑的作用。這種現象可以通過降低擠壓速度或改變擠壓操作程序,使坯料在進行全力擠壓之前,在玻璃墊前面停留2~3秒,使玻璃潤滑墊得到軟融,以改善擠壓坯料頭部的潤滑條件,降低擠壓初始壓力。同時使用坯料外圓角處經加厚的玻璃墊,使外表面起潤滑作用的玻璃粉增加。在坯料全力擠壓前稍微停頓,然后再擠壓,上述現象可能就會消失。


 當芯棒和擠壓模之間的環形孔隙較小時,??妆徊AФ氯呛艹R姷?。這可能造成許多問題??赡軓牟讳P鋼管坯料前端吸走很多的熱量,以致使起初壓力過高,擠壓桿頭部損壞,形成蘑菇狀或開裂,甚至使金屬停止流動,擠壓機停機,坯料被卡住??傊?,除了玻璃的組織和成分外,玻璃墊還必須具有正確的形狀。為了區別在各種不同的擠壓溫度下使用的玻璃墊,可以采用食品色素混在水玻璃和玻璃粉中,使玻璃墊具有各種不同的顏色,以便于分別使用,并做出規定,成為標準,以避免混亂。這在生產現場特別有用。另外,有一些玻璃粉只是用碎玻璃來生產的。這種玻璃里面混有各種各樣的雜物,如帶進鏡子背面的涂料以及為了獲得玻璃的組織、顏色和其他一些性能的需要而加人的鉛等元素。擠壓用的玻璃粉需要從可控成分的原始玻璃的成分來制備。玻璃粉應當過兩道篩,去除細粉,檢查質量,經過試驗,檢查粒度和性能合格后使用。


2. 雙層玻璃潤滑墊在擠壓不銹鋼管過程中的應用


 在擠壓不銹鋼管過程中正常的潤滑條件下,經鐓粗的坯料頭部會壓碎玻璃潤滑墊,使其充滿模子的拐角部分,逐漸形成自然流動角,并保持正常的金屬流動。坯料的前端首先開始流動,形成擠壓鋼管的頭部,同時潤滑坯料的外表面。然后,坯料的外表面和直徑方向沿著玻璃潤滑墊的表面流動,并在擠壓制品的表面上形成一層厚度約為0.025mm的連續的玻璃薄膜。剩余部分的玻璃墊成為潤滑源,直至擠壓過程結束。


 當不銹鋼管坯料的頭部由于在感應加熱爐內加熱時的軸向溫度不均勻或玻璃潤滑墊的玻璃黏度選擇得過高,在坯料頭部與冷的玻璃潤滑墊接觸時,玻璃潤滑墊不僅不會被熔化,反而會被吸走過多的熱量,導致坯料頭部的“剛端”作用,引起擠壓開始時的峰值負荷過高,并使坯料前端金屬變形流動極不均勻,造成擠壓不銹鋼管的頭部缺陷。在這種情況下,為了降低擠壓時的起始壓力峰值,改善擠壓開始時坯料金屬的流動,提高鋼管前端頭部的質量,可采用雙層玻璃潤滑墊。即在與熱坯料接觸的一面采用具有低黏度(20~30Pa·s)的玻璃潤滑劑,在與擠壓模接觸的一面采用具有高黏度(<100Pa·s或更低一些)的玻璃潤滑劑制作而成的雙層擠壓墊。


 在使用雙層玻璃潤滑墊的情況下,擠壓開始階段,高溫坯料頭部首先接觸到的玻璃潤滑墊是具有較低黏度的一面,使坯料頭部的溫降由于接觸到低黏度的潤滑墊層而得到補償,并首先開始熔融和流動;在進入正常的擠壓溫度范圍后,流動金屬接觸到正常擠壓溫度所要求黏度的玻璃潤滑墊層之后,形成熔融玻璃和坯料金屬的正常流動,直至擠壓過程結束。這樣既可以避免擠壓過程的起始壓力峰值,又可以保持擠壓過程的正常進行。


 此外,值得注意的是,目前,玻璃墊的施加基本上是由手工來完成,在操作過程中難免由于模座和擠壓筒在移動過程中的振動使潤滑墊脫離擠壓模而倒翻在擠壓筒內,并在擠壓一開始就被壓碎、堆堵在擠壓筒和擠壓??椎南戮?,不僅無法起到潤滑墊的作用,反而成為磨料或使擠壓不銹鋼管過程無法進行。因此,必須杜絕這種情況發生,小心操作,仔細檢查玻璃墊是否處在正確的位置。