在不锈钢管挤压过程中,芯棒首先插入模孔与模孔形成环状孔腔。在挤压时,形成挤压制品的内部轮廓。
在挤压过程中,芯棒承受高的机械负荷和热负荷。芯棒处于被加热到1200℃高温的坯料中,在较大的深度上被加热从而降低其力学性能。在每次挤压后,芯棒被加热到700~800℃,然后用水冷却。
同时,由于挤压时金属沿着芯棒表面的流动速度超过芯棒的行程速度,因此在芯棒上产生了轴向拉伸应力。
在挤压不锈钢管过程中,作用于芯棒上的力的大小取决于一系列的因素,可能达到其总挤压力的15%~20%.而芯棒表面受热的温度会达到800℃,并在金属移动的过程中对芯棒产生强烈的热滑动摩擦而引起了芯棒表面的磨损。
当挤压缸回程时,轴向拉伸力瞬时产生,在芯棒上又引起了冲击性的拉伸力。
挤压时,当不锈钢管坯料的直径和挤压筒的直径差比较大且坯料压缩不足时,则在芯棒中将会产生附加的弯曲力。
同样,当不锈钢管坯料的加热温度不均匀或加热温度不足时,也会在芯棒中产生弯曲力。
若不锈钢管坯料的润滑不到位,在挤压时金属和芯棒就会产生黏结而咬合,这不仅导致芯棒上拉伸力的提高,而且严重的会引起挤压制品的报废。
流出金属对芯棒的作用力在挤压过程中随着不锈钢管坯料长度的减小而发生变化。在挤压的最后瞬间,当压余的高度接近挤压坯料的“死区”时,芯棒的工作条件最为恶劣。这在确定压余的厚度时必须要考虑到。因为在实践中证明,芯棒的断裂大多数发生在与最后挤压阶段相应于芯棒后三分之一的长度距离上。挤压结束后,芯棒后退。在压模部件的锁紧装置打开后,挤压杆将压余连同挤压垫一起推出,芯棒急跳式地退出变形区,同样恶化了其工作条件。
挤压芯棒的内部冷却尽管复杂,但仍广泛应用于挤压生产。冷却的不均匀将引起芯棒中产生附加应力,其结果是在芯棒的表面上出现网状裂纹,导致芯棒断裂。急剧冷却,对于大尺寸的芯棒尤其危险。
芯棒在使用之前,要预热到250~400℃,一方面可以避免在芯棒插入空心坯时,引起其内表面温度的骤降;另一方面芯棒预热后提高了芯棒材料的韧性,减少了芯棒表面因受到冲击性热负荷而导致龟裂的危险性。
由于芯棒在变形区内移动着工作,故其磨损情况会好一些,但由于被包围在高温管坯内,散热条件极差,其工作表面最高温度可达到800℃,故使用后需冷却,而大部分芯棒的损坏主要都是由于局部直径减小(称为缩颈)和表面疲劳裂纹。因此,芯棒必须具有良好的韧性(在20~650℃内冲击韧性不低于539~1176kJ/㎡)、硬度(HRC=45~50)和表面光洁度(达7级以上)。