至德钢业挤压不锈钢管使用玻璃润滑剂的工艺及方法

 浙江至德钢业有限公司生产车间内采用不锈钢管热挤压工艺过程能顺利进行，玻璃润滑剂起着关键性的作用。玻璃润滑剂既是润滑剂，又是隔热剂。作为润滑剂，玻璃润滑剂的存在，允许变形金属能够顺利地流过变形模具，得到所要求尺寸的制品，而不致使二者黏焊在一起，并且大大地降低了挤压力，提高了挤压制品的表面质量。而作为隔热剂，玻璃润滑剂具有良好的绝热性能，其导热系数仅0.50~1.21W/（m·K）。玻璃润滑剂的存在，可防止不锈钢管坯料将过多的热量传递给模具，保护了挤压不锈钢管模具，提高了模具的使用寿命。因此，最佳的玻璃润滑剂应该是在挤压温度下同时具备良好的润滑性能和隔热性能。

  图2-19所示为实心坯料在穿（扩）孔机上穿孔成空心坯，图2-20所示为在挤压机上挤压不锈钢管。从图2-19可以看出，坏料在立式穿（扩）孔机上的穿（扩）孔的工序中，穿（扩）孔筒内衬的内表面与穿（扩）孔坯料的外表面之间的滑动表面（图2-19中的1），以及穿孔芯棒（穿、扩孔头）与坯料内表面之间的滑动表面（图2-19中的Ⅱ）为润滑面。从图2-20可以看出，空心坯在卧式挤压机上的挤压工序中，挤压筒内表面与挤压空心坯的外表面之间的滑动表面（图2-20中的I），坯料端面上与挤压模之间的滑动面（图2-20中的Ⅲ），以及挤压芯棒与空心坯料的内表面之间的滑动面（图2-20中的Ⅱ）为润滑表面。在挤压过程中，玻璃润滑剂的使用效果与使用方法以及实际操作有着直接的关系。一般在大多数的情况下要求玻璃润滑剂对于润滑表面的覆盖要均匀，或者是润滑剂定量逐渐进入变形区。但在特殊情况下，也会要求玻璃润滑剂以不均匀的方式进入金属的变形区，以便补偿或平衡变形金属在变形区内的流动速度，使玻璃润滑剂得到更有效的应用。对于玻璃润滑剂的应用方法，许多公司都进行过专门的研究。目前，有专门的机构和机械自动地来完成各种润滑条件下润滑剂的施加。但是，也有部分操作仍然是依靠手工来完成的。在不锈钢管和型钢的热挤压过程中，玻璃润滑剂的使用基本上有以下三种情况：

 1. 实心或空心坯料的外表面润滑（图2-20中的I）。采用玻璃滚板装置在线的润滑方式。该装置由斜置的玻璃滚板、布料器、振动器、自动刮板和内外粗细粉勺以及重量可调的粗细粉筒组成。加热前经过除鳞的坯料，经辊道进入平面垂直布置的玻璃滚板，在布满粉状玻璃润滑剂的斜板上滚动一圈，坯料外表面上即涂上一层玻璃粉，作为挤压时坯料与挤压筒内衬之间的润滑剂。每挤压一支坯料，布料器自动往返一次，并用刮板装置自动刮平玻璃粉，作为挤压时坯料与挤压筒内衬之间的润滑剂，准备下一个挤压周期的坯料外涂粉。经验表明，采用带有梳子形凹凸的刮板下端部，刮后玻璃滚板平面上的玻璃粉呈横向波浪形分布，坯料涂粉后挤压时可以得到较好的润滑效果。

 2. 空心坯料的内表面润滑（图2-20中的Ⅱ）。采用内涂粉装置来完成。该装置由一瓢形长勺和自动送进、退出及翻转装置和刮板工具组成。空心坯料进入玻璃滚板的进口端停留时，盛满玻璃粉的长勺自动伸出，送玻璃粉进入坯料内孔后翻转并刮平后迅速退出。坯料在玻璃滚板上滚动时，同时完成坯料内外表面的涂粉。经验指出，当采用长勺进行内表面涂粉时，应使涂粉长勺的头部伸出空心坯料的尾端后再翻转长勺，要做到在坯料全长上的内孔撒粉均匀，否则，挤压后会造成挤压钢管内表面波浪形（橘子皮）的缺陷。特别是对于较软的金属挤压时尤为如此

 3. 挤压模的润滑（图2-20中的Ⅲ或5）。采用在挤压模和坯料前端面之间放置一个玻璃润滑垫的方法来实现挤压模的入口锥和工作带的润滑。钢管挤压时，当坯料的前端进入挤压模，并逐渐形成挤压制品的外形轮廓时，不断形成新的制品表面。而新表面的尺寸与其延伸系数成正比例。为了在新表面与挤压模定径带之间建立起连续的隔离润滑层，采用以不同黏度的粉状玻璃润滑剂制作而成的润滑垫，玻璃润滑垫放置在挤压坯料和挤压模之间（图2-20中的5），作为挤压模和挤压制品之间的润滑源。当玻璃润滑垫与加热到高温的坯料接触时，玻璃垫与挤压坯料接触的层面上开始熔化，并且在挤压力的作用迅速地随若坯料金属的流动而被带出模孔，在挤压制品的表面上，形成一层厚约为0.025mm的均匀覆盖层。与此同时，随着挤压过程的进行，加热的还料断地接触玻璃垫的表面，使玻璃润滑垫连续不断地重复熔化一流动，直至挤压程结束。

 玻璃润滑垫的结构形状，取决于挤压模工作锥的大小和坯料金属前端的形状。在挤压不锈钢管时，通常采用的挤压模有锥形模和平面模两种形状。因此玻璃润滑垫的形状相应地也有两种，即锥形玻璃润滑垫和平面玻璃润滑垫。锥形玻璃润滑垫在与挤压模接触的一边做成角度与挤压模工作锥角相应的圆锥形。在坯料挤压过程中繳粗时，坯料端部首先在镦粗力的作用下形成入口锥，接着，在挤压力的推动下，变形金属带着接触玻璃润滑垫时软熔的玻璃润滑剂，流出挤压模的工作带，形成制品的外形轮廓。

 而平面玻璃润滑垫在与挤压模接触的一边做成与平面模相应的圆盘状，只是圆盘的中心部分稍薄。坯料在挤压过程中镦粗时，在镦粗力的作用下，首先是玻璃润滑垫被压碎；然后在挤压力的作用下，变形金属冲破玻璃润滑垫中部的薄弱部分，带着软融的玻璃润滑剂，流出挤压模的工作带；并且在挤压筒内金属流动的阻滞区部分，逐渐地形成玻璃润滑剂的自然流动锥角；之后，玻璃润滑垫不断地重复熔化一流动，直至挤压过程结束。

 使用锥形模或平面模挤压异型材时，玻璃垫的中心可以做成具有型材断面形状型腔的空心玻璃垫，而挤压不锈钢管等空心制品时，只能采用空心的玻璃润滑垫。经验证明，这在挤压时，可使挤压筒内金属流动的阻滞区逐渐形成玻璃润滑剂的自然流动锥角促使在整个挤压过程中，变形金属的正常流动。并且，其孔的直径可以取比管子的直径大10%~15%,这是为了避免未熔化的玻璃楔住由挤压模和芯棒组成的环状孔隙。生产实践表明，由挤压芯棒与挤压模组成的环状孔隙较小时，挤压模孔被残留的玻璃润滑剂堵塞是常有的现象，这将导致挤压时坯料前端温降，而使挤压力升高，引起挤压杆头部形成蘑菇状或者开裂缺陷，导致挤压。杆过早损坏，甚至造成挤压机停机，使挤压过程无法进行。因此，保持挤压筒、芯棒和挤压模工作带的清洁，及时清除黏着的残留玻璃和钢屑等污染物十分重要。经验证明，对挤压模、芯棒和挤压筒内衬套的内表面等与变形金属直接接触的工作面进行表面镀铬处理，将可有效地减少残留玻璃润滑剂及其对工具表面的黏结，提高工挤压不锈钢管模具的使用寿命和挤压制品的表面质量。