金属拉拔工艺的基本概念

1、拉拔工艺学 院:专业班级：学 号:姓 名: 教 师:目录1拉拔的基本概念2拉拔的特点3基本方法4实现拉拔的必要条件5管材拉拔时的应力与变形6拉拔力7拉拔速度8反拉力9拉制品的残余应力及主要缺陷>P1拉拔的基本概念：拉拔是指在外加拉力的作用下，使金属通过模孔以获得所需形状和尺寸制 品的塑性加工方法。一般在室温进行， 只有室温强度高、 塑性差的合金如 鸨、锌等才加热； 是管、棒、型、线 的主要生产方法2拉拔的特点1）制品的尺寸精确，表明光洁；2）工具和设备简单，维修方便；3）可连续高速生产小规格长制品；4）受安全系数K的限制，道次变形量小，简单断面型材也难一次成形 如：3基本万法：1）实心材

2、拉拔 截面为实心，如棒、型和线材拉拔2）空心材拉拔 截面为空心，如管和空心型材拉拔4实现拉拔的必要条件作用在制品上的拉应力小于材料的屈服极限。坯料制品模子若认为硬化后的J与%接近，则有,若定义：k_b_为安全系数，则实现拉拔的必要条件是：安L全系数K >1。一般取 K =1.42.0。本文以空拉管材为例介绍拉拔5管材拉拔时的应力与变形1）空拉:空拉.拉拨时管坯内部不放 芯头，拉拔后壁厚略有变化， 主要目的是减径n又称减役拉 拔，按目的不同有：减径空拉：目的是减径，主要用于中间道次，一般认为拉拔后壁厚不变；整径空拉：目的是精确控制制品的尺寸，减径量不大（ 0.51）, 一般在最 后道次进行

3、；定型空拉：目的是控制形状，主要用于异型管材拉拔，即用于圆截面向异型 截面过渡拉拔。2）应力应力状态：与圆棒拉拔时类似，即：周向、径向为 压，轴向为拉，但尸 8 ，且有 8 广。（内表面为自由表面，径向变形阻力小。） 应力状分布规律：轴向上：CF=入口 V出口;X-V=入口出口。径向上；心：外部中心导 工外部中心i ：外部）中心小3）变形（应变）应变状态：轴向延伸、周向压缩、径向可能是延伸、压缩或为0 （不变），这取决于三个应力之间的关系。直观上看，轴向应力（拉）使壁变薄，周向应力（压）使壁变厚。从力学角度分析有： drr , 为瞬时的非负2（L）一rr mr的比例系数。又32,因此当r （

4、L "2时，壁厚增加；当r （ L）/2时，壁厚不变；当r （ L 乂2时，壁厚增加。由于 r相对与L和 较小，因此近似有：当0 L 时，壁厚增加；当0 L 时，壁厚不变；当0 L 时，壁厚增加。由于 L沿轴向上越来越大，越来越小，因此，某一断面从入口向出口的变形过程中，在不同部位壁厚的变化规律是：在模子入口处增厚，到一定值 时开始变薄。空拉后壁厚究竟如何变化，取决于全过程变形的累积入口f出口:长度方向/mm4）影响空拉壁厚变化的因素相对壁厚：坯料的直径与壁厚之比，即D0/S。,研究认为：当D0 ；S。7.6时，只增壁；当 Do/S。3.6时，只减壁；当D0.,S0 =3.6 7.6

5、时，随工艺参数的不同，可能增壁、减壁或壁厚不变。合金性能：合金越硬，l越大，增壁趋势越弱。道次加工率：越大，L越大，增壁趋势越弱。润滑：润滑时摩擦小，L小，增壁趋势增加。总之，凡是使拉拔力增大的因素，均使增壁趋势减弱，减壁趋势增加。5）空拉纠正管坯偏心的作用挤压坯、斜轧穿孔坯往往是偏心的，在其后安排若干道次的空拉，可将偏心 纠正过来，原理是：A若同一圆周上的分布均匀，则薄壁处的大，因为 是使壁厚增加的因素，因此薄壁处增厚的多，直至壁厚均匀；B由于薄壁处的大，因此薄壁处先发生塑性变形，产生轴向延伸，结果在薄壁处产生轴向附加压应力， 使壁增厚；厚壁处产生轴向附加拉应力，使 壁减薄，直至壁厚均匀，附

6、加应力消失。注：当管坯偏心严重时，由于过大，此时不但不能纠正偏心，还会导致管壁失稳而向内凹陷，尤其是管壁较薄时6）空拉的特点A能纠正偏心；B适于小管、异型管以及盘管拉拔；C拉拔力小，道次 加工率大；D操作简单；E制品内表面质量差、尺寸精度低。6拉拔力拉拔力：作用于制品前端用以实现塑性变形的力。是选择设备吨位、校核 工具强度、确定合理拉拔工艺规程的依据。1影响拉拔力的因素1）合金性能：强度高，拉拔力大；2）变形程度：变形程度大，拉拔力大；3）模角：与挤压类似，存在一最佳模角，其值为 6-9° o4）摩擦与润滑：润滑时，摩擦系数小，拉拔力小。7拉拔速度当速度5m/min时，拉拔力随速度的

7、升高而升高；当速度在650 m/min 时，拉拔力随速度的升高而降低；再增加速度，拉拔力变化不明显。8反拉力反拉力对拉拔力和模壁压力的影响如图。 随反拉力的增加，模壁压力下 降，但拉拔力开始不变，直到 Q值增加到Qc （称为临界反拉力）后才开始开 高。因此，采用反拉力小于临界反拉力值进行拉拔是有利的，体现在：在不增加 能量消耗的情况下，可减小模孔的磨损。9拉制品的残余应力及主要缺陷1）残余应力的危害A 导致某些合金制品如黄铜产生应力腐蚀；B导致制品在放置和使用过程中逐渐改变尺寸和形状；C 继续机加工时，若残余应力不是对称消失，则导致制品变形、弯曲。2）残余应力的消除A根本措施是消除不均匀变形，

8、如减小摩擦、选择适当的模角等；B矫直加工；辗式矫直：仅表面变形，产生一封闭压力层，使边部的拉残余应力减 小或消除；张力矫直：施加拉力，使制品产生1-3%的拉伸变形，有残余拉应力 的外层先进入塑性状态，进而产生压副应力；C 低温退火，仅使金属发生回复。3）拉制品的主要缺陷（1）中心裂纹A 特征：存在于内部；呈月牙形周期性分布；由变形区入口向出口越来越大; 严重时表面出现细颈。B 原因：棒材拉拔时，中心的轴向拉应力大于边部的轴向拉应力，因此中心 易出现裂纹且呈月牙形。又由于轴向拉应力越向出口越大，因此裂纹一旦出现就 越来越长、越来越宽。由于裂纹的形成是能量的积聚和释放的过程，即拉应力达到一定值时，裂纹 就出现，而裂纹的出现又使拉应力得到释放(降低)，因此裂纹扩展道一定程度 后即停止。随着变