浙江至德钢业有限公司在挤压带翼不锈钢管时,局部的金属有较大的不均匀变形,这就可能导致金属断裂,型材形状充不满或型材扭曲。因此,研究金属流动的规律性对于工模具孔型设计具有重要意义。挤压带翼不锈钢管时的金属流动特性的研究借助于坐标网和组合坯料来进行。挤压带翼钢管时,挤压模入口在较宽范围内变化,对变形区的分布和金属在挤压芯棒空隙里的径向变形的大小不产生重大的影响。因此,模子锥角的大小应该以保证金属流动不产生破裂为条件进行选择。一般70°~80°被认为是最合适的。
在异型芯棒的空隙里金属的径向流动在挤压筒里就已经开始,并随着向变形区的靠近而增加(图3-12)。延伸增大的同时,引起挤压筒中金属流动压力增高,因而导致过早充满芯棒的异型空隙。采用碳素钢挤压带内翼的钢管时,延伸系数取10~12,能保证正常充满翼的形状。如前所述,当挤压光管时,内层金属超过外层金属。如果在芯棒上也有更接近于挤压轴线分布的空隙,则其不均匀流动层被加深(图3-13)。在挤压内翼布置不对称的钢管时,金属的流动图像原则上没有改变。尼科波尔南方钢管厂在挤压鳍片管时,研究了带外翼钢管金属流动的特征,指出该过程的特点是不均匀变形较大。这是由于制品和坯料的几何形状没有相似之处引起的变形的不均匀性,可由坐标网线横向歪曲的大小来评定。
挤压模口在60°-90°间变化,对变形区的分布和沿管坯断面的不均匀,变形不发生重大影响(图3-14),纵向坐标网线在翼的断面上沿管子全长仍然是平行的,其间隔距离几乎没有变化,这就证实了在此断面上的径向变形不大。当挤压单个圆盘组成的管坯时,在翼的空隙处出现局部区域性强烈变形(图3-15(b))。在该区域内,金属具有切向流动。此为中止挤压管坯的翼带和光管部分的纵断面低倍磨片所证实(图3-15(a)、图3-15(b)。翼上局部区域的高度不超过变形区的总高度。在挤压不锈钢管外表面上有同心小槽的坯料时,发现表面层金属流动的不均匀性。在图上可明显地看到翼的金属流动超前于光管部分。根据实验结果组成了挤压带外翼不锈钢管金属流动的一般系统图像,并考虑了在横断面和纵断面上的不均匀变形。
从图3-17可以看出,线段AB和NK变形前分布在一个平面上,而在管子里其位置发生了明显变化。B点和N点的内层金属超过了A点和K点的外层金属,而且线段N'K'和NK之差远大于线段A'R'和AB之差。这是由于不锈钢管光滑部分横断面上金属流动的不均匀性比带翼部分大。不锈钢管外表面翼上的点超过了相应的光管部分的点。碳素钢挤压试验中止坯料各断面显微磨片试样所表现出的图像可以证实变形的不均匀性(图3-18).在挤压带翼的不锈钢管时,金属流动的连续性和相对变形的分布与挤压光管时没有原则上的区别。实验表明,挤压不锈钢管和挤压有色金属制品时,金属流动情况原则上一样。