挤压坯料可以是轧坯、锻坯、连铸坯、模铸坯和离心浇铸坯等。根据挤压工艺的要求,各种不锈钢管坯料进入坯料加工车间后要进行按定尺切断、表面处理及剥皮、端面加工以及钻深孔表面脱脂等工序之后,才能作为穿孔和挤压的坯料。
坯料切断设备的种类繁多,有火焰切割、剪切、圆盘锯、带锯、专用切割机床以及阳极机械锯切等。应根据坯料的材料、规格、工艺要求以及各种切割装备的特点,选择不同的切断设备。挤压车间比较普遍的选择是圆盘锯、带锯、专用的剥皮一切断联合机床,对于高强度合金和难熔金属则选用阳极机械锯。
冷圆盘锯锯切坯料后可以得到光洁的端面和满意的垂直度。其锯切表面的粗糙度R≤80μm;锯切平面与其轴线的垂直度偏差,在坯料直径为250mm时,不超过1.0mm;坯料长度上的锯切精度为±2.0mm。
锯片的使用寿命,以锯切06Cr18Ni11Ti不锈钢棒料为例,为2.0~4.0h,更换锯片的时间为8~15min.锯切的生产能力,在锯切直径为φ140~270mm的不锈钢坯料时,每小时锯切14.5~6.5次。
但采用圆盘锯与采用专用机床和带锯相比,相应的金属消耗和锯片消耗会比较高,并且生产效率也会低一些。如一个产量为6万~7万吨/年的挤压车间需要配备10台以上的圆盘锯。采用圆盘锯或带锯都需配套相应的起重和运输设施,可组成机械化或自动化作业线。
下面以各公司的圆盘锯为例,介绍一下圆盘锯的主要技术性能。
德国瓦格勒公司圆盘锯的主要技术性能如下:
德国莱姆厂的挤压车间,在一条辊道上有两台冷圆盘锯,一台用于锯切倍尺坯料,一台用于锯切定尺坯料。这种布置方式可以节省一个台架。
为了提高冷圆盘锯的工作效率,采用硬质合金锯齿。瑞典中央机器公司200/750型冷圆盘锯锯切φ200mm的低碳钢,锯切时间仅25秒。
其技术性能如下:
德国KA800HM 型采用硬质合金锯齿的冷圆盘锯锯切实例见表 8-5 。
冷圆盘锯的锯片齿节、锯切速度、锯片角度、材料的抗张强度以及锯切效率见表 8-6.
不同锯片齿数的冷圆盘锯的锯切性能见表 8-7 。
国产G6010型冷圆盘锯用于切割碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、不锈钢等轧锻方圆挤压坯料及异形材,切割材料的抗张强度不超过1200MPa。国产G6010型冷圆盘锯技术性能如下:
锯片规格 ф1010mm,厚度8mm
锯片马达功率 10kW
锯片马达转数 970r/min
锯片切削速度 6.3m/min, 10.0m/min, 15.9m/min,25.7m/min,
在大型的挤压车间采用由圆盘锯组成的作业线,设有集中的机械装卸料台架、锯屑的收集装置和冷却液的供给装置,并且根据坯料的钢号,通过分配锯切金属面积为2个或3个锯口的方法,提高和保证圆盘锯的高生产率。为了正确地修磨锯齿,采用带有光学调整仪的磨修机床。在进一步改进冷圆盘锯结构方面,采用锯片悬臂固定,提高了其刚性和传动功率。如采用硬质合金锯齿的扇形块固定在锯片上,从结构上保证了锯切时硬质合金扇形块无振动,提高了锯片的使用寿命。同时,为了坯料端面的倒棱和加工成圆角,采用单独布置的机床或者在冷圆盘锯引出辊道端部借助于液压的坯料夹具和旋转铣刀组成的专用装置来完成上述工序,使坯料切割工序能在全自动循环下工作。
俄罗斯的阳极机械锯。对于强度钢(强度极限大于700MPa)和难熔金属坯料的切割采用阳极机械锯。阳极机械锯的工作原理是:利用低电压、大电流的直流电,以坯作为阳极,锯片作为阴极,用工作液(水玻璃)浇注加工区,使坯料表面形成绝缘薄膜,切割时被高速移动的带锯所熔化,而熔化的金属被带锯和工作液带走,就这样逐渐使切口加深直至锯断。
一般坯料经过阳极机械锯切割之后,其锯切表面的质量不能令人满意。挤压前必须作进一步的处理。通常阳极机械锯都是单独布置的。
以下是用于高强度材料和难熔金属坯料切割的阳极机械锯的主要性能:切割坯料:
规格 ф320mm
材料 高强度合金钢
切割速度 24~25cm/m
切口宽度 1~2mm
俄罗斯采用带式阳极一机械锯,并且有立式和卧式两种。以下为俄罗斯特拉依茨克机床厂生产的M3-31型带式阳极一机械锯的技术性能:
60MN(6000t)卧式挤压机采用具有坯料分段锯切成要求的长度,并有对坯料头尾进行锯切功能的带锯机。
其主要技术参数和性能指标如下:
带锯机主要由以下几部分组成:被动轮胀紧装置、导柱装置、主传动装置、锯架、支架锯带导向装置、进给油缸装置、底座、夹紧装置、铁屑自动收集装置、断锯条保护装置和锯带脱屑机构。其中,支架锯条导向装置为雁荡山机床有限公司的专利,该机进刀机构的功能以柔性锯削取代传统的刚性锯削,能自动弥补锯条不平衡度所致的脉冲锯削,迫使惰性锯齿参与锯削,自动调节合理的进刀量,确保最佳切削状态,切削效率高,并避免了因进刀快而断齿、断带以及因进刀慢使锯齿空磨等弊病,降低了锯条的耗用成本和操作难度。
此外,还有挤压钢坯切断专用机床,如C8545钢坯切断专用机床,具有2~4个刀架,同时可切割3~5段坯料,具有较高的生产率和切口质量。