金属塑性加工技术6-有色金属管材和棒型材生产ppt课件

1、金属塑性加工原理与技术 第一章第一章 产品种类与消费方法产品种类与消费方法 第二章第二章 挤压挤压 第三章第三章 拉拔拉拔 第四章第四章 型材和管材的孔型轧制型材和管材的孔型轧制 第五篇 有色金属管材和棒型材消费金属塑性加工原理与技术金属塑性加工原理与技术第一章 产品种类与消费方法 一、一、 产品种类产品种类 棒材：断面为实心圆形的条材。棒材：断面为实心圆形的条材。 型材型材(非圆断面的条材非圆断面的条材)： 简单型材：方形、矩形、六角形。简单型材：方形、矩形、六角形。 异形型材：角形、丁形、槽形、工形异形型材：角形、丁形、槽形、工形 变断面型材：断面沿长度方向不一样变断面型材：断面沿长度方向

2、不一样管材管材(中空的断面长条中空的断面长条)： 外径：外径： 大管、小管、毛细管大管、小管、毛细管(0.33mm) 壁厚：厚壁管壁厚：厚壁管(550mm)、薄壁管、薄壁管(0.15mm) 长度：根长度：根(10m左右左右)、盘、盘(几百米几百米) 金属塑性加工原理与技术二、 消费方法1. 棒材和型材的消费方法棒材和型材的消费方法(1) 轧制、或轧制轧制、或轧制拉伸法：拉伸法： 锭坯加热锭坯加热孔型轧机上热轧孔型轧机上热轧冷拉成形。冷拉成形。 优点：消费率高、设备投资少；优点：消费率高、设备投资少； 缺陷：外表质量和尺寸精度差、设备和消费占地面缺陷：外表质量和尺寸精度差、设备和消费占地面积大。

3、积大。 (2) 挤压一次成形挤压一次成形(或再辅以矫直性的微量拉伸或再辅以矫直性的微量拉伸)： 适于有色棒型材种类规格多和断面复杂的特点，产适于有色棒型材种类规格多和断面复杂的特点，产品外表质量高、消费流程短，但废品率较低、设备和品外表质量高、消费流程短，但废品率较低、设备和工具费用较大。工具费用较大。 (3) 带材冷弯法：带材冷弯法： 可制造断面上壁厚相等的型材，如角、槽、可制造断面上壁厚相等的型材，如角、槽、Z等外形等外形的型材，消费率高，机动灵敏。的型材，消费率高，机动灵敏。金属塑性加工原理与技术(1) 挤压冷轧拉伸法 用挤压法制得管坯，再用冷轧法将其外径、壁厚进一步减小到接近废品的尺寸

4、时，再拉伸而出废品。(2) 挤压一次成形 对于异形管、厚壁管和大直径管材，采用挤压法一次成形，但尺寸精度稍差。(3) 挤压拉伸 对于无冷轧管设备的工厂，需将挤压出的管坯，进展反复多次的拉伸，最后制得废品。(4) 斜轧穿消费管坯 用斜轧穿孔机消费简便，消费率和废品率较高，但对粘性较大的金属，其穿孔质量差，另外，穿孔规格单调，可调整幅度很小，不能顺应有色管材种类多、规格杂而产量小的特点，也使后续变形任务量大。2. 管材的消费方法管材的消费方法金属塑性加工原理与技术第二章第二章 挤压挤压 第一节第一节 挤压的根本方法、种类与流程挤压的根本方法、种类与流程第二节第二节 挤压时金属的变形规律挤压时金属的

5、变形规律第三节第三节 挤压时制品的组织性能及质量控制挤压时制品的组织性能及质量控制第四节第四节 挤压力的计算挤压力的计算金属塑性加工原理与技术第一节第一节 挤压的根本方法、种类与流程挤压的根本方法、种类与流程一、一、 挤压的根本方法挤压的根本方法1. 1. 挤压的概念挤压的概念 对放在容器中挤压筒的资料一端施加压力，使其对放在容器中挤压筒的资料一端施加压力，使其经过模孔成型的加工方法。经过模孔成型的加工方法。金属塑性加工原理与技术2. 挤压分类(1) 根据制品特征实心挤压：如棒； 空心挤压：如管； 型材挤压：如型(2)根据资料流出模孔的方向与挤压杆运动方向 正向挤压：一样 反向挤压：相反金属塑

6、性加工原理与技术(3) 根据挤压力的传输介质 油压 水压 (4) 根据资料的受力情况 普通挤压 静液挤压 金属塑性加工原理与技术Conform 挤压有效磨擦挤压金属塑性加工原理与技术(1) 优点 (1) 剧烈的三向压应力形状； (2) 断面外形复杂； (3) 灵敏性，多种类、多规格； (4) 尺寸精度、外表质量好于热轧； (5) 易实现消费过程的自动化和封锁化。(2) 缺陷 (1) 废料损失大 10-15%； (2) 加工速度低；(摩擦大，温度升高，易产生废品) (3) 长度与断面上组织和性能不均匀； (4) 工具耗费大。 3. 挤压的优点与缺陷金属塑性加工原理与技术二、挤压的种类二、挤压的种

7、类1. 1. 棒材棒材(圆棒)(方棒)(六角棒)金属塑性加工原理与技术(铝管)2. 管材(防锈铝管)(散热器管)(方管)(方管)(方管)金属塑性加工原理与技术 (开瓶器型材) (铝管型材) (铝型材) (铝型材) (型管)3. 型材金属塑性加工原理与技术加热挤压矫直1. 加热的方式 (1) 燃气加热 (2) 电阻炉加热 (3) 感应加热三、三、 挤压工艺流程挤压工艺流程金属塑性加工原理与技术(1) 辊式矫直(2) 拉伸矫直 2. 矫直金属塑性加工原理与技术第二节第二节 挤压时金属的变形规律挤压时金属的变形规律坐标网格法-挤压金属塑性加工原理与技术(1) 填充挤压阶段：即开场挤压阶段，金属充溢挤

8、压筒和模孔，挤压力急剧上升；(2) 根本挤压阶段：即稳定挤压阶段，挤压力随锭坯长度缩短、外表摩擦力总量减小；(3) 终了挤压阶段：即紊流挤压阶段，工具对金属的冷却，剧烈的摩擦，使挤压力上升。第二节第二节 挤压时金属的变形规律挤压时金属的变形规律一、一、 正向挤压的变形特点正向挤压的变形特点 1. 按流动特征与挤压力的变化规律分成三个阶段按流动特征与挤压力的变化规律分成三个阶段金属塑性加工原理与技术(1) 填充挤压阶段. 填充系数 c c= F0/FpF0：挤压筒内孔横截面积 Fp：锭坯的横截面积 镦粗2. 正向挤压的变形特点封锁空间压力高气泡、起皮措施：控制长径比 34； 梯温挤压前高后低 金

9、属塑性加工原理与技术 挤压比 = F0/F1 制品的断面积为F1 变形区内的应力与变外形状(2) 根本挤压阶段 r |r |(由中心到边部) 主应力分布的不均匀性轴向 ： |变形区入口|变形区出口| |变形区边部|变形区中心|径向 ： |变形区入口|变形区出口| |变形区边部|变形区中心| 金属塑性加工原理与技术作用力、应力、应变分布金属塑性加工原理与技术柱坐标应力金属塑性加工原理与技术球坐标应力金属塑性加工原理与技术用网格法研讨的结果金属塑性加工原理与技术根本挤压阶段金属流动分析流动不均匀是绝对的外摩擦温度场-抗力不同模孔几何外形和模孔位置-复杂化附加应力径向: 中心压表层拉轴向: 入口向出

10、口增大 -周期性外表裂纹金属塑性加工原理与技术A 变形区紧缩锥 纵向线在进出紧缩锥时，发生方向相反的两次弯曲，其弯曲的角度由外层向内逐渐减小，挤压中心线上的纵向线不发生弯曲。 当金属进入紧缩锥后，径向和周向接受紧缩变形，轴向延伸变形。金属塑性加工原理与技术B 横向线弯曲中心超前，越接近出口面其弯曲越大 (中心金属流速边部)。 a. 边部非矩形，中部近矩形 b. 边部剪切变形中心剪切变形 c. 边部总延伸中部总延伸 (或外层金属的主延伸变形内层) d. 纵向上总延伸：前端后端金属塑性加工原理与技术D 猛烈剪切带：处于快速流动区与死区之间 E 头部未变形区：棒材前端C 存在两个难变形区前死区，后死

11、区。普通指前死区，用高度来衡量(hs)死区的作用：对提高制品外表质量有利。 死区的顶部能妨碍锭坯外表的杂质与缺陷进入变形区紧缩锥金属塑性加工原理与技术中心缩尾 环形缩尾 皮下缩尾(3) 挤压终了阶段 死区引起的缩尾中心流动快,体积供应缺乏,边部金属向中部转移,构成挤紧缩尾。中心缩尾：后死区小(氧化皮等缺陷带入中心，彼此不能焊合)环形缩尾：后死区大 (挤压垫和挤压筒交界角落处金属沿后端 难变形区流向中间层)皮下缩尾： 猛烈剪切带与死区发生断裂或构成滞流区，死区金属参与流动。金属塑性加工原理与技术a. 用适当的工艺，确保流动均匀，减少锭尾径向流动；b. 进展不完全挤压(能够出现缩尾时，中止挤压，存

12、在压余，约为锭坯直径的1030%)；c. 脱皮挤压；d. 车皮挤压；e. 改善铸锭外表质量f. 锭接锭挤压 抑制缩尾的措施金属塑性加工原理与技术与正向挤压比较而言，主要是摩擦情况不同，导致变形区不同。死区分布不同。1.网格变化情况 在变形锥内横线与挤压筒壁垂直，在进入模孔后才发生猛烈弯曲，纵线在进入塑性变形区时的弯曲程度要较正挤压时大的多二、反向挤压的变形特点正挤压反挤压金属塑性加工原理与技术2. 受力情况三向等压应力形状：未挤部分与筒壁间无摩擦，也不参与变形。3. 延伸系数沿轴向的分布 反挤压制品沿长度方向上的变形是均匀的，性能也比较均匀。 a =10，棒材40mm； b=4.0，棒材62m

13、m 1反挤压； 2正挤压4. 死区、缩尾情况前死区小，在后期也出现皮下缩尾，无后死区；(2) 同时，前死区小，难以对外表杂质和缺陷起妨碍作用，是不利的，对铸锭质量有较高的要求。金属塑性加工原理与技术1. 摩擦的影响(1) 铸锭与挤压筒间的摩擦作用 f大，死区hs大，流动不均匀，外层向中心流动构成挤紧缩尾。(2) 模具任务带的摩擦控制 任务带的长度不同，各部分金属流动速度也不同。(3) 挤管材时穿孔针与铸锭间的摩擦的作用 中心受摩擦力和冷却作用，流动速度降低，流动均匀，缩尾短。三、影响金属流动的要素金属塑性加工原理与技术2. 工具与铸锭温度的影响(1) 铸锭横断面上温度不均匀 a. 工具的冷却作

14、用： b. 资料本身的导热性： (2) 资料相变的影响 单相好于双相或多相(3) 资料的温度变化会改动摩擦条件 磷脱氧铜，在650-900，外表氧化膜的效果较好。金属塑性加工原理与技术3. 资料强度的影响 强度高的金属比强度低的金属流动均匀，同一金属，低温时流动比高温好。金属塑性加工原理与技术定径带锥角： 出现非接触变形组合模：中心妨碍作用，金属流动均匀，缩尾减小。多孔模：改善几何对称。 4. 工具的构造与外形(1) 挤压模 模角： 大，均匀差 金属塑性加工原理与技术挤压制品“细颈景象 挤压变形过程中,金属由变形区进入任务带时,发生非接触变形,出现制品横断面尺寸小于模孔尺寸的景象. 挤压比和挤

15、压速度大, 任务带短, 易出现 导致制品外形不规整,尺寸小 合理挤压工艺, 任务带长度控制金属塑性加工原理与技术5. 变形程度的影响 普通要求10， 10，大，变形均匀性好 10 变形不均匀 再结晶不均匀 相不均匀金属塑性加工原理与技术纤维组织 挤压时，主应变为延伸，晶粒纵向延伸，晶界间的金属间化合物、杂质、缺陷等也沿挤压方向陈列，呈现取向性纤维组织。导致各向异性。 粗晶环也沿挤压方向延展金属塑性加工原理与技术挤压制品在淬火时效后，与其它加工方法相比，纵向上抗拉强度提高而延伸降低的景象。一次挤压最严重，二次挤压减弱挤压效应金属塑性加工原理与技术(1) 挤压效应的缘由 ： A：变形织构： 铝是1

16、11晶向的线织构，抗拉强度最高。 B：未发生再结晶：Mn、Ti、Cr、Zr等能构成第二相质 点妨碍再结晶，同时降低了铝的自分散系数。(2) 控制措施促进构成：防止再结晶发生 A：控制成份：Mn 0.3-0.6 %为界 B：控制温度： C：变形的程度：不含锰或含量较小，添加变形程度使LY12挤压效应降低。 金属塑性加工原理与技术1. 断面与外形 (1)变形不均匀，产生拉薄、扩口、并口等；(可更改模孔设计、修模) (2)任务带过短，挤压速度和挤压比过大：非接触变形，使外形与尺寸不符； (3)模孔变形：使外形和尺寸不符； (4)工、模具不对中或变形：使管材偏心。2. 纵向外形 (1)弯曲：模孔设计不

17、当与磨损，出模时单边受阻，流动不均匀。 (2)扭拧：模孔设计及工艺控制不当，流动不均匀，轻时可矫直，重时废料。 三、挤压制品的质量控制金属塑性加工原理与技术(2) 气泡与起皮(3) 异物压入与起皮(4) 划伤与擦伤(5) 焊缝质量(1) 裂纹：横向周期性裂纹，与合金种类、应力形状、挤压温度及速度有关3. 外表质量金属塑性加工原理与技术2. 速度：强迫冷却，降低挤压温度+提高速度 3. 程度：随变形程度添加，组织与性能趋于均匀。1. 温度四、挤压工艺参数的控制四、挤压工艺参数的控制金属塑性加工原理与技术2. 变形程度 随变形程度增大，挤压力升高。 5005506006507002.02.42.8

18、3.23.64.0H96H62P，MNT，123450246Cu ZnP，MN挤压比第四节第四节 挤压力的计算挤压力的计算一、挤压工艺对挤压力的影响一、挤压工艺对挤压力的影响1. 挤压温度与变形抗力挤压温度与变形抗力 挤压力与变形抗力成正比，随温度升高，变形抗力下降。挤压力与变形抗力成正比，随温度升高，变形抗力下降。金属塑性加工原理与技术4. 摩擦 摩擦力是挤压力的一部分，摩擦系数较小时所耗费的挤压力较小01002003004005000.00.40.81.28.4cm/s3.3cm/s0.6cm/sP，MNL，mm01002003004005000.00.40.81.21.6粗糙面光 滑面光

19、 面 润滑P，MNL，mm3. 挤压速度速度高时：开场段突破压力大；随后温度升高，挤压力降低。速度低时：金属冷却，抗力升高，挤压力直线上升，高过突破压力金属塑性加工原理与技术5. 挤压模角 6. 锭坯长度 锭坯越长，挤压力越大204060806090120SnPbP，MN模角501001502001.52.02.53.03.5H96H62P，MN锭长 ，mm存在挤压力最小的模角金属塑性加工原理与技术7. 制品的外形8. 挤压方法 一样条件下：反挤压力=70-80%正挤压力复杂度系数： 断面周长/等断面积的圆周长金属塑性加工原理与技术1. 计算公式的实际背景 利用解析法和工程法的实际公式计算挤压

20、力比较方便，对推导求解方法的归纳，可以分为以下四组： (1) 借助于塑性方程求解应力平衡微分方程，得到计算公式； (2) 利用滑移线法求解平衡微分方程，得到计算公式； (3) 根据最小功原理和采用变分法建立计算公式； (4) 阅历公式或简化公式。 本节引见1.皮尔林公式。 二、挤压力的计算二、挤压力的计算金属塑性加工原理与技术第三章 拉拔 第一节 拉拔的方法、种类第二节 拉拔时的应力与变形第三节 拉拔力第四节 特殊的拉拔方法金属塑性加工原理与技术第一节 拉拔的方法、种类1.1 拉拔的概念定义：在外力作用下，使坯料经过模孔，以获得相应外形、尺寸的加工方法。 金属塑性加工原理与技术一、实心材拉拔

21、棒、型、线二、空心材拉拔1.种类：管材，空心异型材2.方法：A：空拉：管坯内不放芯头B：长芯杆拉拔：将管坯自在地套在外表抛光的长芯杆上，芯杆与管坯一齐拉过模孔。C：固定短芯头拉拔：将芯头与芯杆固定，管坯经过模孔实现减径与减壁；1.2 拉拔的分类金属塑性加工原理与技术D：游动芯头拉拔： 芯头靠本身的外形建立起力平衡而稳定在模孔中；E：顶管法(艾尔哈特法)： 芯杆套在带底的管坯中，管坯连同芯杆一同由模孔中顶出；F：扩径法： 芯头大于管坯内径，使管坯直径扩展，管壁与长度减小。金属塑性加工原理与技术 一、优点： 1. 尺寸准确，外表光洁； 2. 工具、设备简单； 3. 延续高速消费断面小的长制品。 二

22、、缺陷： 1. 道次变形量与两次退火间的总变形量有限； 2. 长度受限制。 三、拉拔的温度温拔：钢、铍、钨、钼、镁、锌冷拔：钢、铝1.3 拉拔的优缺陷金属塑性加工原理与技术一、拉拔设备的自动化、延续化、高速化；二、扩展种类、规格，提高精度，减少缺陷；三、提高工具的寿命；四、新的光滑剂；五、开展新技术与新实际。 1.4 拉拔的开展趋势金属塑性加工原理与技术一、主应力与主应变 拉拔时的受力与变外形状 第二节 拉拔时的应力与变形2.1 圆棒拉拔时的应力与变形金属塑性加工原理与技术网格法研讨圆棒拉拔的结果 二、流动特点分析金属塑性加工原理与技术B：周边上的正方形格子变成了平形四边形，倾斜的角度由入口向

23、出口递减。在力N与T的作用下产生了剪切变形 1.纵向上网格的变化A：轴线上的正方形格子变成矩形径向，周向紧缩，轴向延伸金属塑性加工原理与技术C：延伸变形的变化规律 a = ln(Ra/ R0) n = ln(Rn/ R0) b = ln(Rb/ R0) a n b 金属塑性加工原理与技术A：由直线变成了凸向拉拔方向的弧线； 中部比边部流得快。B：同一横线上边部网格倾斜的角度比中心的大； 边部的剪切变形比中部大。 2.横向上网格的变化金属塑性加工原理与技术 模子锥面与两个球面所围成的区域，球面的位置是变化的，在塑性区的前后是弹性变形区，1区必然存在(总是先有弹性变形后有塑性变形)，3区可以察看到

24、回弹。 三、变形区金属塑性加工原理与技术1.沿轴向的分布规律 A：l 入口出口 C：分析：塑性方程 l -(-r) = Kzh l +r = Kzh D：实践景象 (1)道次加工率大时，出口处模子的磨损比加工率小时要轻； (2)模子入口外磨损比较快。四、变形区内的应力分布(实验结果)金属塑性加工原理与技术径向应力总是减小外表，离中心越远，所需的力越大A：l 外表中心 C：分析：塑性方程 l -r = Kzh D：实践景象： 棒材内部的中心裂纹 2.沿径向的分布规律金属塑性加工原理与技术一、空拉1.主应力与主应变 A：主应力：二压一拉 B：主应变：两压一延，一压两延，一压一延。 2.变形区内的应

25、力分布 A：轴向上的分布 与拉棒时类似。 B：径向上的分布 2.2 管材拉拔时的应力与变形金属塑性加工原理与技术l： 外外表 = 内外表-r： 外外表 内外表=0-： 外外表 内外表塑性方程为：l -=Kzh 金属塑性加工原理与技术A：径向上的壁厚变化： 取决于应力偏张量的大小，可以有三种情形3.变形特点壁厚添加壁厚不变壁厚减小金属塑性加工原理与技术此时要思索 l的变化 B：轴向上的壁厚变化金属塑性加工原理与技术 4.影响空拉时壁厚变化的要素l的变化对应力相对大小有很大的影响，影响l的要素都会影响壁厚，用相对拉拔应力 来衡量。 sl金属塑性加工原理与技术 A：相对壁厚(相对拉拔应力=0.30.

26、8) S0/ D00.17 0.2 只出现减薄 S0/ D0 = 0.17 0.2 可出现增厚或减薄 B：材质与形状 金属越硬，增厚的趋势越弱。 C：道次加工率与加工道次 道次加工率加大，增壁幅度减小，减壁幅度增大 增壁： 多道 单道 减壁： 多道 单道 D：光滑条件、模子参数、拉拔速度 使相对拉拔应力增大的，导致增壁量减小，减壁量加大金属塑性加工原理与技术5.空拉纠偏 A. 含义：能起到自动纠正管坯偏心的作用，且道次越多，效果越好。 B. 缘由： (1)假定同一圆周上径向应力r： 均匀分布； (2)不同壁厚处的周向压应力 ： 厚处 0 必需 sina1 - fcosa10 即a1tg-1f=

27、 另外, 1 1-芯头锥角 -摩擦角 f -摩擦系数 -拉模模角四、游动芯头拉拔金属塑性加工原理与技术 A：第一次空拉区，变厚 B：减径区，变薄，整体厚度不变 C：第二次空拉区 D：减壁区，变薄 E：定径区 2.变形特点 金属塑性加工原理与技术 主应力：l、r为压， 为拉 主应变：l、r为压， 为拉 五、扩径1. 主应力与主变形 A：压入扩径：金属塑性加工原理与技术 主应力： r为压， 、l为拉 主应变：l、r为压，为拉 3.变形特点 直径扩展，长度变短，壁厚减薄 B：拉拔扩径金属塑性加工原理与技术一、拉拔棒材中的剩余应力 1.棒材整个断面都发生塑性变形第三节 拉制品中的剩余应力拉拔的方法、种

28、类金属塑性加工原理与技术2.仅在外表发生塑性变形3.变形未进入到中心层 ？金属塑性加工原理与技术2.衬拉管材二、拉拔管材中的剩余应力 1.空拉管材金属塑性加工原理与技术1.减少不均匀变形 摩擦，模角，退火间总加工率，道次加工率，减少空拉次数。 2.矫直 辊式矫直 三、剩余应力的消除金属塑性加工原理与技术张力矫直：二次拉拔 3.退火 金属塑性加工原理与技术1-铝， 2-铜， 3-青铜， 4-H70， 5-B20第三节 拉拔力3.1 3.1 各种要素对拉拔力的影响各种要素对拉拔力的影响一、抗拉强度一、抗拉强度 2.02mm-1.64mm 2.02mm-1.64mm 各种金属的拉拔力图各种金属的拉拔

29、力图金属塑性加工原理与技术黄铜拉拔时断面收缩率与拉拔力的关系(不同的模角时) 1020304050600100200300400500600700160804o拉拔 力/MPa收 缩率 /%二、变形程度金属塑性加工原理与技术1.在某一断面收缩率下有一个最小模角；2.断面收缩率不同，模角不同。 5101520250501001502002503003504004505005506003%36%51%拉拔 力/MPa模角 三、模角金属塑性加工原理与技术五、光滑四、拉拔速度1. 5m/min 以下时，速度添加，力添加；2. 650m/min 以上时，速度添加，力减小。1.光滑越好，拉拔力越小； 2.

30、改善光滑的措施： A：流体动力光滑 B：双模流体静力光滑金属塑性加工原理与技术1.振动的声波： A：超声波 B：声波2.振动的方式： A：轴向 B：周向 C：径向 六、振动金属塑性加工原理与技术A：高频振动，降低拉拔力；晶格缺陷区吸收了振动能，提高位错势能，降低位错挪动的剪切应力。B：在低频和高频振动下，降低拉拔力；模子和金属接触面周期性地脱开而使摩擦力降低。C：振动模接触外表对金属的周期性打击作用；D：拉拔速度的提高，振动效果降低.振动的振幅变小。3.振动的效果金属塑性加工原理与技术A：力的平衡： Pq = Mq + QB：临界反拉力：反拉力在一定的范围内并不影响拉拔力，当超越某一个临界值后

31、，开场使拉拔力增大，这一临界值称为临界反拉力。七、反拉力1. 拉拔时力的平衡金属塑性加工原理与技术 C：反拉力的影响要素： (1) 拉拔前的预变形程度； (2) 资料的弹性极限。 2.反拉力对拉拔力的影响 A：在 Qc 以下：不影响拉拔力，模座反力减小； B：在 Qc 以上：使拉拔力添加，模座反力增大。 3.反拉力的作用 减小入口处对模子的压力，从而减小入口处的磨损。金属塑性加工原理与技术一、无反拉力时的平衡微分方程法 1. 平衡微分方程： 2. 塑性条件： 3. 边境条件： D = D0， lx = 0 D = D1， lx =L 0) 1tan(2dDfdDDnlxixsnlxsnlx3.

32、2 棒材拉拔力的实际计算金属塑性加工原理与技术 ： 拉拔应力 ：平均变形抗力 B = f/tan D1： 坯料直径 D0：出口直径二、附加的拉应力 1. 思索剪切变形引起的拉拔力： 能量守衡 )(1)1(2010BsLDDBB0Lstan3341sL 4. 结果： 金属塑性加工原理与技术 2. 思索反拉力引起的拉拔力： 修正边境条件： D = D0 lxq =q D = D1 lx =L 3. 思索定径区摩擦力引起的拉拔力：三、拉拔力(P) P= L S1 S1： D1所对应的面积 BqLDD201)(21)2 . 0.01(3DlfdsL3210LLLLL金属塑性加工原理与技术3.3 管材拉

33、拔力的实际计算管材拉拔力的实际计算一、空拉管材的拉拔应力一、空拉管材的拉拔应力 1. 平衡微分方程：平衡微分方程： A： 轴向上的平衡微分方程：轴向上的平衡微分方程： B： 径向上的平衡微分方程：径向上的平衡微分方程： 2. 塑性条件：塑性条件： 0)tan1 (2)(2)(22dDfdDdDddDnxxndDDsnxsnx金属塑性加工原理与技术 3. 边境条件： D = D0 lx = 0 D = D1 lx =Lb 4.结果： Lb： b截面上的拉拔应力 s：平均变形抗力 B = f/tan ： 延伸系数 )11 (1BsLBBb金属塑性加工原理与技术5. 思索定径区摩擦的结果： f 摩擦

34、系数 ld 定径区长度 Db 模子定径区直径 S0 坯料厚度 1cLssLeb021SDflcbd金属塑性加工原理与技术二、固定短芯头拉拔管材的拉拔应力 分成三段来思索： 空拉段，减壁段，定径段 1. 空拉段按空拉管材计算： 在b截面上的拉应力 Lb 为： Lb： 拉拔应力 s：平均变形抗力 B = f/tan ab： ab段的延伸系数)11 (1BabsLBBb金属塑性加工原理与技术 2. 减壁段的拉拔力计算： A： 轴向上的平衡微分方程： B： 塑性条件： C： 边境条件： D = Db x =Lb , D = D1 x =Lc D：结果： Lc： C截面上的拉拔应力 s：平均变形抗力 B

35、 = f/tan 0)(tan222)(212dDdDfDdDDdDddDnnxxsnxsnxAbcLAbcsLbcAA1)11 (1金属塑性加工原理与技术 bc： bc段的延伸系数 3. 思索定径区摩擦的结果： f 摩擦系数 ld 定径区长度 Db 模子定径区直径 S1 该道次拉拔后制品的厚度 221DDDBDdA)1 ( 2cLssLec142Sflcd金属塑性加工原理与技术三、游动芯头拉拔管材的拉拔应力 分成三段平思索： 空拉段，减壁段，定径段 1. 空拉段按空拉管材计算： 在b截面上的拉应力Lb 为： Lb： 拉拔应力 s：平均变形抗力 B = f/tan ab： ab段的延伸系数)1

36、1 (1BabsLBBb金属塑性加工原理与技术 2. 减壁段的拉拔力计算： 内、外外表法向力的程度分量方向相反，芯头会前后挪动，按前极限位置来计算： A： 轴向上的平衡微分方程： B： 塑性条件： C： 边境条件： D = Db x =Lb D = D1 x =Lc 0)(2tantan)()(2)(1222BdDdDdDdBdDDddDxnxxsnxsnx金属塑性加工原理与技术D：结果： Lc： C截面上的拉拔应力 s：平均变形抗力 B = f/tan bc： bc段的延伸系数 2： 芯头锥角 1： 模角 3. 思索定径区摩擦的结果： AbcLAbcsLbcACA1)11 (1221DDD2

37、21ddd12tantanDdC BDdA)1 ( 2cLssLec142Sflcd金属塑性加工原理与技术 f 摩擦系数 ld 定径区长度 Db 模子定径区直径 S1 该道次拉拔后制品的厚度 3.4 管材拉拔力的实际计算实例退火的302.0mm 的H62黄铜管，用固定短芯头拉到27.21.6mm，模角为12度，定径带长2.0mm，f=0.12，求拉拔力。一、确定几何参数： D0=30 d0=26 S0=2.0 D1=27.2 d1=24 S1=1.6 D2=d1+2S1=28 d2=d1=24 S2=2.0 金属塑性加工原理与技术二、计算各段的延伸系数 ab = bc= 三、计算参数 B =

38、A = c2 = 四、各段上的拉拔应力系数 Lb/s = Lc/s = 金属塑性加工原理与技术五、计算该道次的平均硬化程度 A= (1 +2)/2 按A查硬化曲线，查出s 六.拉拔应力 L = 七.拉拔力 P=L (D1-S1)S1 假设用芯头锥角为15度的游动芯头，再求拉拔力。 有才干者请提交计算机处置程序金属塑性加工原理与技术五、计算该道次的平均硬化程度 A= (1 +2)/2 按A查硬化曲线，查出s 六.拉拔应力 L = 七.拉拔力 P=L (D1-S1)S1 假设用芯头锥角为15度的游动芯头，再求拉拔力。 有才干者请提交计算机处置程序金属塑性加工原理与技术第四节第四节 拉拔设备与工具拉

39、拔设备与工具 拉拔设备 管棒材拉拔机 拉线机 拉拔工具 模子 芯头金属塑性加工原理与技术4.1 管棒材拉拔机 链式拉拔机 构造、操作简单 易实现多种类金属塑性加工原理与技术4.1 管棒材拉拔机 圆盘拉拔机 消费效率高 用游动芯头，可拉拔长管金属塑性加工原理与技术4.2 拉线机 单模拉线机 多模延续拉线机 滑动式多模延续拉线机金属塑性加工原理与技术4.2 拉线机 单模拉线机 多模延续拉线机 储线式无滑动延续拉线机金属塑性加工原理与技术4.3 拉拔模一、普通拉模1. 模子的构造与尺寸金属塑性加工原理与技术4.3 拉拔模一、普通拉模1. 模子的构造与尺寸金属塑性加工原理与技术4.3 拉拔模一、普通拉

40、模2. 拉模资料金属塑性加工原理与技术4.3 拉拔模一、普通拉模2. 拉模资料金属塑性加工原理与技术4.3 拉拔模二、辊式拉模金属塑性加工原理与技术4.3 拉拔模三、旋转模金属塑性加工原理与技术4.4 芯头一、固定短芯头金属塑性加工原理与技术4.4 芯头一、固定短芯头金属塑性加工原理与技术4.4 芯头一、固定短芯头金属塑性加工原理与技术4.4 芯头二、游动芯头金属塑性加工原理与技术4.4 芯头二、游动芯头金属塑性加工原理与技术4.4 芯头三、芯头资料钢： 35# T8A 30CrMnSi 外表镀Cr硬质合金： YG15金属塑性加工原理与技术第五节第五节 拉拔工艺拉拔工艺 拉拔配模 光滑 拉拔制

41、品的缺陷 特殊拉拔方法金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模 定义根据废品的要求，有时包括坯料的尺寸，确定拉拔道次及各道次所需模孔外形、尺寸的任务， 也称拉拔道次设计金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模一、实现拉拔过程的必要条件 Ls平安系数: K=b/L金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模二、 拉拔配模的内容坯料尺寸确实定中间退火次数确实定道次延伸系数的分配计算拉拔力及校核各道次的平安系数金属塑性加工原理与技术坯料尺寸确实定圆形制品异型管材实心型材金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模三、 配模设计圆棒拉拔配模型材拉拔配模圆管拉拔配模异型管材拉拔配模金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模

42、金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模金属塑性加工原理与技术5.1 拉拔配模金属塑性加工原理与技术5.2 拉拔光滑有色金属光滑P 244 表13-19金属塑性加工原理与技术5.3 拉拔制品的主要缺陷1. 棒材中心裂纹金属塑性加工原理与技术5.3 拉拔制品的主要缺陷1. 棒材外表裂纹金属塑性加工原理与技术5.4 特殊的拉拔方法特殊的拉拔方法 1. 无模拉拔无模拉拔一、定义：一、定义： 将坯料的部分快速加热，拉拔时只需加将坯料的部分快速加热，拉拔时只需加热的部分发生变形，使资料直径均匀减小的热的部分发生变形，使资料直径均匀

43、减小的加工方法。加工方法。 二、断面收缩率二、断面收缩率 F1以以V2的速度移入加热区的速度移入加热区(变形区变形区)，F2以以V1的速度移出变形区，根据秒体积不变有：的速度移出变形区，根据秒体积不变有： j= V1/(V1+V2) 三、用途三、用途 1. 难加工材难加工材 2. 变断面棒材变断面棒材 金属塑性加工原理与技术无模拉拔金属塑性加工原理与技术2. 集束拉拔集束拉拔一、定义：一、定义： 将两根以上断面为圆形或异形的坯料同时将两根以上断面为圆形或异形的坯料同时经过圆的或异形的模子进展拉拔，以获得经过圆的或异形的模子进展拉拔，以获得特殊外形的异形材的一种加工方法特殊外形的异形材的一种加工

44、方法. 二、用途二、用途 消费超细丝消费超细丝 金属塑性加工原理与技术集束拉拔集束拉拔金属塑性加工原理与技术3. 玻璃膜金属液抽丝玻璃膜金属液抽丝 一、定义： 将一定量的金属放入玻璃管内，用高频感应线圈将金属熔化，同时玻璃软化，然后利用玻璃的可抽丝性，将它从下方引出，冷却得到附有玻璃膜的超细金属丝。二、用途 消费玻璃膜金属丝 金属塑性加工原理与技术玻璃膜金属液抽丝玻璃膜金属液抽丝金属塑性加工原理与技术一、定义： 将线坯放入高压容器中，并施以比纯挤压时低的压力，在线材出模端施以拉拔力进展静液挤压拉伸的一种加工方法。 二、用途 消费超细金属丝4. 静液挤压拉丝静液挤压拉丝金属塑性加工原理与技术静液

45、挤压拉丝静液挤压拉丝金属塑性加工原理与技术第四章第四章 型材和管材的孔型轧制型材和管材的孔型轧制第一节第一节 型材的孔型轧制型材的孔型轧制第二节第二节 管材的孔型轧制管材的孔型轧制金属塑性加工原理与技术第四章第四章 孔型轧制孔型轧制第一节第一节 型材的孔型轧制型材的孔型轧制 1.1 定义定义轧槽：轧辊所带有的不同外形的沟槽。轧槽：轧辊所带有的不同外形的沟槽。孔型：两个或三个轧辊相对应的轧槽和辊缝所组成的孔型：两个或三个轧辊相对应的轧槽和辊缝所组成的空间。空间。 孔型的要素：高度、宽度、辊缝、侧壁和圆角。孔型的要素：高度、宽度、辊缝、侧壁和圆角。孔型轧制：轧件受转动轧辊的拖动，进入并经过孔型，孔

46、型轧制：轧件受转动轧辊的拖动，进入并经过孔型，遭到轧槽的轧制，轧出符合孔型外形的断面外形和尺遭到轧槽的轧制，轧出符合孔型外形的断面外形和尺寸的制品。寸的制品。金属塑性加工原理与技术闭口孔型 开口孔型 1. 开口孔型：消费线杆 2. 闭口孔型：消费槽钢开口孔型和闭口孔型金属塑性加工原理与技术1.2 线杆的孔型轧制一、孔型与孔型要素1、轧槽与孔型金属塑性加工原理与技术2、孔型外形金属塑性加工原理与技术3、宽展、满充金属塑性加工原理与技术4、辊缝、孔型圆角、侧壁斜度金属塑性加工原理与技术5、轧辊直径与轧辊任务直径辊环直径、槽底直径平均直径V=(1+S) D任务 n /60 1000金属塑性加工原理与

47、技术6、孔型系金属塑性加工原理与技术金属塑性加工原理与技术7、轧槽深度、无槽轧制金属塑性加工原理与技术二、孔型参数金属塑性加工原理与技术二、孔型参数金属塑性加工原理与技术二、孔型参数金属塑性加工原理与技术三、轧制原理1、与平辊轧制相比：压下量沿轧件宽向不一样，轧件的宽高比小，宽展问题突出变形量用轧制前后的截面积计算金属塑性加工原理与技术三、轧制原理2、宽展金属塑性加工原理与技术三、轧制原理3、接触弧长与接触面积金属塑性加工原理与技术三、轧制原理4、咬入问题5、轧制速度与轧辊速度金属塑性加工原理与技术四、回线式轧制1. 三棍和高低机架金属塑性加工原理与技术四、回线式轧制2. 250线材轧机金属塑

48、性加工原理与技术四、回线式轧制3. 轧制造业图金属塑性加工原理与技术五、连轧-串列式金属塑性加工原理与技术五、连轧-串列式金属塑性加工原理与技术一、万能轧机： 是有一对程度轧辊和一对立轧辊的组合式轧机，除用于轧制宽腿工字钢外，还可轧制钢轨、槽钢等。二、优点(与孔型轧制相比)： 1. 可以轧制两腿平行的产品，只需调整同一轧辊的 辊缝，即可得到不同规格的产品。 2. 由于其对称性，可以采用较大的压下量，使其在 腿部展宽，紧缩效果、外表 质量、性能等方面较好。 3. 轧辊磨损小。 4. 易于自动化。 1.3 万能轧制法金属塑性加工原理与技术1. H 型钢的特点： 截面模数大，分量轻。便于拼装。节约焊接约25% (与普通工字钢相比) 运用于大型桥梁，高层建筑， 重型设备，高速公路。 2. 轧制：三、型钢的孔型轧制金属塑性加工原理与技术2.1 热轧穿孔热轧穿孔一、斜轧穿孔一、斜轧穿孔 对称性好，壁厚均匀，由实心坯成毛管。对称性好，壁厚均匀，由实心坯成毛管。 普通用锻、轧坯。普通用锻、轧坯。 1. 13度二辊斜轧穿孔度二辊斜轧穿孔 2. 18度二辊斜轧穿孔度二辊斜轧穿孔(菌式菌式) 第二节第二节 管材的孔型轧制