金属塑性加工――拉拔篇思考题

1、拉拔篇思考题1.拉拔有何特点?空心材拉拔的基本方法有哪些?各有什么特点(即适用范围?答:(1特点:A.尺寸精确。B.工具设备简单,操作回复很方便。可产生多品种、多规格制品。 C.适合生产小断面长度的金属制品,实现连续生产。 D.应力状态为一拉两压,不能发挥金属塑性。E.与冷轧相比,所受的应力摩擦力比较大,导致变形量小。 F.中间退火,打头等辅助工序多,生产率低,成品率低。(2空心材拉拔的基本方法:A.空拉:适用于小直径管材,异型材,盘管拉拔。B.固定芯头拉拔:适用于管材(除细、长管外。C.流动芯头拉拔:适用于长管和盘管生产。D.长芯杆拉拔:适用于薄管、塑性较差的钨、钼管材。E.顶管法:适用于大

2、直径管材。F.扩径拉拔:适用于设备能力受限而不能生产大直径管材生产。2.实现拉拔过程的必要条件、安全系数的意义是什么?答:(1拉拔时一定要遵守的条件:拉拔应力l=P l/F l<s<b。若>s,缩颈;若<s,拉断。K=b/l>1,K=1.4-2.0。被拉金属出口的抗拉强度b与拉拔应力l之比称为安全系数K。实现拉拔过程的必要条件为:K>1。(2意义:安全系数K与被拉金属的直径、状态、以及变形条件有关。一般K在1.4-2.0之间,即l=(0.7-0.5b。如果K<1.40,则由于加工率过大,可能出现断头、拉断;K>2,则表示道次加工率不够大,未能充分

3、利用金属的塑性。制品直径越小,壁厚越薄,K值应越大些。3.分析棒材拉拔和管材空拉的应力状态,变形状态,以及应力分布规律。答:(1棒材拉拔:应力状态:两压(r、一拉(l。变形状态:两压(r、一拉(l。应力分布规律:1应力沿轴向的分布:轴向应力l由变形区入口端向出口端逐渐增大,即lr<lch;周向应力及径向应力r则从变形区入口段到出口端逐渐减小,即r>ch,和rr>rch。2应力沿轴向的分布:周向应力及径向应力r由表面向中心逐渐减小,即w>n和rw>rn;而轴向应力l分布情况恰好相反,中心处的轴向应力l大,表面的l小,即lw<ln。(2管材空拉:应力状态:两压(

4、r、一拉(l。变形状态:是三维变形,即轴向延伸,周向压缩,径向延伸或压缩。应力分布规律:主应力l、r、在轴向上分布与圆棒材拉拔时相似,但在径向上的分布有较大差别,其中不同点是径向应力分布r的分布规律是由外表面向中心逐渐减小,达管子内表面时为零;周向应力的分布规律则是由管子外表面向内表面逐渐增大,即w<n。4.分析空拉时管材的壁厚变化力学条件。(P161答:根据金属塑性加工力学理论,应力状态可以分解为球应力分量和偏差应力分量,将空拉管材时的应力状态分解,有如下三种管壁变化情况: (应力状态分解见课本161页又上述分解中可以看出,某一点的径向主变形是延伸还是压缩或为零,主要取决于r-m;(其

5、中m=(l+r+/3。r>(l+/2时,则r为正,管壁增厚;当r-m=0,亦即r= (l+/2时,则r-m =0,管壁厚不变;r>(l+/2时,则r-m<0,管壁变薄。5.为什么空拉管子时具有纠偏作用,在生产中如何利用这一点。(P163答:偏心管坯空拉时,假定在同一圆周上径向压应力r均匀分布,则在不同的壁厚处产生的周向压应力将会不同,厚壁处的小于薄壁处的。因此,薄壁处要先发生塑性变形,即周向压缩,径向延伸,使壁增厚,轴向延伸;而厚壁处还处于弹性变形状态,那么在薄壁处,将有轴向附加压应力的作用,壁厚处受附加拉应力作用,促使厚壁处进入塑性变形状态,增大轴向延伸,显然在薄壁处减少了

6、轴向延伸,增加了径向延伸,即增加了壁厚。因此,值越大,壁厚增加得也越大,薄壁处在作用下逐渐增厚,使整个断面上管壁趋于均匀一致。6.影响空拉时管子壁厚变化的因素有哪些?(P163答:A.管坯相对壁厚。S0/D0:D0一定时,S0, S;S0一定时,D0, S。B.材质与状态。硬度高,增壁的趋势下降。C.道次加工率与加工道次。道次加工率,l,增壁空拉增壁幅度,减壁空拉减壁幅度。增壁空拉,道次,增壁量;减壁空拉,道次,增壁量。D.润滑条件、模子几何参数及拉拔速度。润滑差,Ld,l,增壁空拉过程增壁量,减壁空拉过程减壁幅度。7.推导流动芯头拉拔的稳定性条件,如不符合此条件,会出现什么问题? (P165

7、答:游动芯头在变形区的稳定性位置取决于芯头上作用力的轴向平衡。可得平衡方程:N1sin1-T1cos1-T2=0N1 (sin1-fcos1=T2由于N1>0和T2>0故 sin1-fcos1>0tan1>tanA. 1>,即游动芯头锥面与轴线之间的夹角必须大于芯头与管坯间的摩擦角,它是芯头稳定在变形区内的条件之一。若不符合此条件,芯头将被深深地拉入模孔,造成断管或被拉出的模孔。B.为实现游动芯头拉拔,还应满足1<,即游动芯头的锥角1小于或等于拉模的模角,它是芯头稳定在变形区内的条件之二,若不符合此条件,在拉拔开始时,芯头上尚未建立起与T2方向相反的推力之前

8、,使芯头向模子出口方向移动挤压管子造成拉断。C.游动芯头轴向移动的几何范围,要有一定的限度。芯头向前移动超出前极限位置,其圆锥段可能切断管子;芯头后退超出后极限位置,则将使其游动芯头拉拔过程失去稳定性。8.为了减少和消除残余应力在生产中采用哪些措施?(P169答:A.减少不均匀变形。 a.润滑好。b.采用最佳模角。c.增加坯料退火次数。d.两次退火间总加工率不要过大。f.多衬拉,少空拉,“少缩多薄”原则。C.退火:去应力退火。9.影响拉拔力的因素有哪些?答:A.被加工金属的性质对拉拔力的影响。拉拔力与被拉拔金属的抗拉强度成线性关系。?b?,P?。 B.变形程度对拉拔力的影响。拉拔应力与变形程度

9、有正比关系。?,?,P?。 C.模子的几何形状a.模角对拉拔力的影响。1?,接触摩擦面积?,P?。 2?,R水平分力Rx?,P?。3?,正压力?,挤走润滑剂,f?,P?。 4?,附加剪切变形?,P?。5 ?,切应变?,变形功?,温度?,P?。可见,随着模角?增大,拉拔应力发生变化,并且存在一个最小值。 b.定径区的长度。L?,P?,寿命?。 D.反拉力对拉拔力的影响。Q?Qg(临界反拉力,P基本不变;Q?Qg,P?。加Q,?l?,?r?,?f?r?,寿命?。 E.摩擦与润滑对拉拔力的影响。硬度?,f?,P?。钻石模<硬质合金模<钢模F.拉拔速度对拉拔力的影响。V<5m/s时,

10、V?,?l?,P?。V=6-50m/s时,V?,变形热?,变形抗力?,易带走润滑剂,P不变。 G.振动对拉拔力的影响。共振,P?。10.分析反拉力对应力、变形以及模子压缩锥、磨损的影响。答:A. Q?Qg(临界反拉力,P基本不变;Q?Qg,P?。B. ?q?qj时,?q?,?l无影响。C. 加Q,?l?,?r?,?f?r?,寿命?。 11.描述普通拉模的结构以及各区的作用。答:A.结构:普通拉模根据模孔纵断面形状可分为锥形模和弧形模。一般模孔可分为四个带,即润滑带、压缩带、定径带、出口带。如右图所示。?为防润角, ?;?40(硬铝合金?。 ?60(钢模B.作用: I区:润滑区:1保留润滑剂。2

11、带走金属屑和热量。II区:工作区1是金属实现塑性变形的主要部分,并获得所需形状与尺寸。2LII?Ly?a?0.5(D0max?D1cot?,a-不同心系数(1.05-1.3。线材拉模:LII?Dd;棒材拉模:LII?(0.7?0.8D1。III区:定径区1保证制品的公差尺寸,使制品进一步获得稳定而精确地形状和尺寸。 2可使拉模免于因模孔磨损而很快超差,提高其使用寿命。线、棒:LIII?(0.15?0.25D1 空拉:LIII?(0.25?0.5D1 衬拉:LIII?(0.1?0.2D1 IV 区:出口区1防止金属出模孔时被划伤。 2保护定径带不被破坏。(0.2? LIV?Lc?h0.5DDw?

12、(1?kD1 1 模子外形尺寸:D1?60mm时,k取1?3;D1?60mm时,k取0.5?0.8。第三篇管材冷轧1.周期式冷轧管法的优缺点是什么?答:优点:A.具有有利于发挥金属塑性的最佳应力状态图,管坯在一套孔型中的变形量可高达90%以上;壁厚压下量与外径减缩率可分别达到70%和40%。比拉拔时在两次退火间的总加工率高4-5倍。B.生产低塑性难变形合金的薄壁管材时,可以大大的减少拉拔生产时所不可避免的、多次的工序,缩短了生产流程,提高了生产率。C.管材表面质量和精度堪与冷拔的相媲美,一般可以直接交货而无需再经过拉拔。缺点:A.冷管轧设备结构复杂,一些零部件易损坏,而且维护和保养麻烦。B.轧

13、辊孔型块加工制造比较复杂。C.生产费用高,特别是还要求有专用机床。2. 周期式冷轧管法的变形步骤有哪些?答:A.管料送进。 B.进程轧制。C.转动管料和芯棒。D.回程轧制。3.轧槽展开后的工作段有哪几部分组成?答:孔型轧槽:A.空载送料段 B.转料段轧制工作段:l1:减径段。 l2:压下段。l3:预精整段(壁厚精整。 l4:精整段(定径段。4.进程轧制、回程轧制的速度变化与主应力图、摩擦力的方向之间的关系如何?前后滑移区如何划分?答:前后滑移区相对速度Vxd来确定。Vxd?0时为后滑区;Vxd?0时为前滑移区;Vxd?0时为中性线,金属与轧槽无滑动。(注:Va槽底速度;Vb槽口速度;Vj机架速度;Vm金属流动速度。A.机架进程：设 Vj 方向为正，Vj 与 Vm 一致；B.机架回程：设 Vj 方向为正，Vj 与 Vm 相反；5.管子冷轧过程中回转的作用是什么？；答：A.均匀壁厚；B.减少工 作锥中的拉应力，提高金属塑性，减少金属；