不銹鋼管擠壓模按照結構特點可分為整體模和組合模兩類。一般在較小噸位的擠壓機上,對于較小外形的擠壓模,采用較多的是整體模;而在大型擠壓機上,較多地采用組合模。
圖7-26所示為幾種標準結構的整體模。按照擠壓的型腔形狀又可以分為平面模、錐形模、平錐模、雙錐模、圓弧模(包括凸弧形模和凹弧形模)等。
試驗研究指出,不銹鋼管擠壓模的入口錐角α=40°以上時,其工作壽命最長;但是,模子的入口錐角采用α=30°時,與擠壓筒內襯壁相接觸的過冷金屬粒子陷入變形區的死角中,而導致擠壓產品報廢。因此,實際上擠壓模的入口錐角都取α=25°~30°.據此,也有制作成帶有雙錐角的擠壓模,即第一個人口錐角α1=25°,與變形區(死角)接觸;第二個入口錐角α2=40°,與模子定徑帶相接。
擠壓模的定徑帶寬度是一個重要的參數,如果過寬會增加擠壓時的摩擦力,導致擠壓模表面磨損嚴重,引起金屬表面的黏著,影響擠壓鋼管的表面質量;過窄的定徑帶會導致擠壓鋼管的尺寸不穩定,并且不銹鋼管容易彎曲,同時擠壓模也容易磨損,降低了擠壓模的使用壽命。因此,對于每一種材料應選定一種合理的定徑帶寬度。在生產實際中,擠壓模定徑帶的寬度的確定,主要根據擠壓成品管口徑的大小和鋼管的長短,一般取擠壓鋼管直徑的8%~12%(不計模口圓弧倒角)。
觀察不銹鋼管擠壓模使用時磨損的情況后發現,變形區附近的擠壓模上層金屬被擠壓坯料金屬揉皺。如果擠壓金屬聚積在工作帶,則模孔直徑將會減小。即便是模子進行鏜孔后繼續使用時,金屬聚積現象仍會出現。所有這些,將導致在擠壓所有材料時,模子入口部分的輪廓逐漸變形呈圓弧形。無論是對于平面模或者是錐形模都是如此。
擠壓不銹鋼管過程中,擠壓模在定徑帶附近的磨損最為嚴重,因為模子工作溫度不斷上升,在結束擠壓時溫度達到850~700℃,從而降低了擠壓模材料的表面硬度。
但是,如果擠壓時的單位壓力小,溫度不高,則工具的溫升不大,工具表面和邊緣的揉皺現象不會發生。此時,磨損的表面表現為表面磨料的微磨損和定徑帶尺寸的改變。
因而,擠壓模的塑性磨損導致了模孔孔徑的減小,而擠壓模孔徑的增大,則意味著工具材料沒有發生塑性變形。
從擠壓模進口喇叭口到定徑帶的圓弧倒角半徑為5~10mm,過小時金屬變形激烈。而模后出口喇叭口錐角一般為6°~10°.擠壓異形材時,其模墊也應做成相似形狀,且倒角同上。
擠壓模與變形金屬接觸的表面應做得十分光滑,以減小金屬的變形阻力,保證制品表面光潔。其接觸面的光潔度為7~8級。
擠壓模表面應有足夠的硬度。其材料應有足夠的強度,防止擠壓模過度磨損和引起開裂。一般整體模的硬度HRC約為48~52,如采用組合模時,其表面硬度可以更高。
不銹鋼管擠壓模的內孔直徑應等于熱狀態下鋼管的外徑,即為冷狀態下鋼管外徑加上冷收縮量。材料的熱膨脹系數一般為1.012~1.015,則擠壓模的內徑d為:
d=(1.012~1.015)D 式中 D 擠壓成品鋼管外徑,mm.
為了提高擠壓模的利用率,擠壓模模孔直徑可稍小于熱狀態下鋼管的外徑,但不能小于直徑的負公差值,則:
d=(1.012~1.015)D-Δ 式中 Δ-熱擠壓鋼管直徑的負公差值,mm.
擠壓模的機加工精度要求:當d=50~100mm時,定徑帶的直徑公差為 -0.1mm,當d>101mm時,為-0.2mm;偏心度公差不超過定徑帶直徑的0.3%。