“金属塑性加工技术”复习思考题完整解答版综述

1、、填空题1、据轧辊的配置、轧辊的运动特点和产品的形状、轧制可分为三类：纵轧、横轧、斜轧2、讨论简单轧制过程主要研究几何变形区。几何变形区的主要参有：接触角、变形长度、变形区几何形状系数3、稳定轧制过程中，中性角、接触角和摩擦角之间的关系式为:4、宽展的组成：滑动宽展AB1，翻平宽展AB2，鼓形宽展AB35、轧制时主电机轴上输出的传动力矩，主要克服的阻力矩有：轧制力矩M，空转力矩M0,附加摩擦力矩Mf，动力矩Md6、自由锻的基本工序包括：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割等。7、冲孔的方法通常包括：实心冲子冲孔、在垫环上冲孔、空心冲子冲孔8、锻造过程中常出现的缺陷有：过热引起的气泡、过热引起的晶

2、粒粗大、过烧引起的断裂、锻件不当引起的人字形裂纹等（表面结疤、毛刺、划痕）9、评价板材冲压工艺性的方法包括均匀延伸率、屈强比、硬化指数和塑性应变10、孔型轧制时宽展类型分为：自由宽展、限制宽展、强迫宽展。11、实现带滑动拉拔的基本条件为：UnVn，即线的运动速度大于绞盘的圆周线速度12、带滑动多模连续拉拔配模的必要条件：当第n道次以后的总延伸系数大于收线盘与第n个绞盘圆周线速度之比13、带滑动多模连续拉拔配模的充分条件:任一道次的延伸系数大于相邻两个绞盘的速比,或相邻两个绞盘上线的速比大于该两个绞盘的速比。14、金属挤压时，按金属流动特征分类有：正挤压，反挤压，复合挤压，侧向挤压16、正向挤压

3、时，锭坯的尺寸为60mm，挤压杆的移动速度为100mm/s，20mm的圆棒单根流出模孔的速度则为900mm/s。17、“Y孔型的特征参数：形状参数K=b/R，面积参数M=f/d2，内接圆参数G=d/b18、孔型轧制的品种包括：线杆、棒、管、型二、名词解释1、连续挤压：一种无凸模挤压。利用凹模腔壁与毛坯表面间的摩擦力作为动力，使材料受压通过凹模口而成形由于凹模是作旋转运动因而只要保证在模腔施加足够的驱动力，即可使该过程连续进行。2、集束拉拔：是将两根以上断面为圆形或异形的坯料同时通过圆的或异型孔的模子进行拉拔，以获得特殊形状的异型材的一种加工方法3、闭式模锻：又称无飞边模锻。即在成形过程中模膛是

4、封闭的，分模面间隙是常数。4、液态模锻：将一定量的液态金属倒入金属模膛，随后在压力的作用下，使处于熔融或半熔融状态的金属液发生流动并凝固成形，同时伴有少量塑性变形，从而获得毛坯或零件的加工方法。5、脱皮挤压：将锭坯的表层金属留在挤压筒内的挤压方法。是在生产黄铜棒材和铝青铜棒材时常用的一种挤压方法6、挤压缩尾：挤压制品尾部出现的一种特有的漏斗形缺陷。它产生于挤压过程的后期，是由于中心流动快，体积供应不足，边部金属向中部转移形成的。分中心缩尾、环形缩尾和皮下缩尾三种7、轧制负荷图：是指一个轧制周期内，主电机轴上的力矩随时间而变化的负荷图。9、冲压：是通过模具对板料施加外力，使之产生塑性变形或分离，

5、从而获得一定尺寸、形状和性能的零件或毛坯的加工方法。因为通常是在常温条件下加工，故又称为冷冲压。10、孔型系：将锭坯轧成所需的形状，要经过由大到小排列的一系列孔型，这一系列孔型称为孔型系。11、填充系数：挤压筒内孔横截面积与锭坯的横截面积之比12、挤压比：挤压变形程度的一种表示方法。用挤压前毛坯的横截面积与挤压后制品的横截面积之比表示13、轧制过程中性角：前滑区接触弧所对应的圆心角14、轧L制压力：是指轧件给轧辊的合力的垂直分量。亦即指用测压仪在压下螺丝下面测得的总压力15、热轧：在再结晶温度以上进行的轧制16、冷轧：在再结晶温度以下进行的轧制17、最小可轧厚：是指在一定轧制条件下（轧辊直径、

6、轧制张力、轧制速度、摩擦条件等不变的情况下），无论怎样调整辊缝或反复轧制多少道次，轧件不能再轧薄了的极限厚度。此时轧件的轧出厚度等于轧前厚度18、轧制工作图表：时间与各机架工作状态图二、简答简析：1、举例：复合成形技术铸轧、辊锻、铸挤铸轧：铸轧也称无锭轧制，工艺的显著特点是其结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊，熔体在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且在很短的时间（23s）内完成。2、举例：短流程生产新技术铸轧法生产铜管、连续铸轧法生产铝带坯、铜带“连铸带坯+冷轧开坯”技术铸轧法生产铜管：直接由水平连铸机组生产空心管坯，再由三辊行星轧管机轧制成一定规格的拉伸管坯，同时卷取入盘。生产效率高，轧制

7、后的管材可以直接进行多道次拉拔加工而不需要进行中间退火，显著简化了加工工艺，连续性强，更适合于自动化连续加工生产线。3、举例：连续化生产技术连铸连轧、盘拉技术、联合拉拔连铸连轧：是指金属在一条作业线上连续通过熔化、铸造、轧制、剪切及卷起等工序而获得板带坯料的生产方法。4、简析：反向挤压的特点（变形更均匀；降低挤压力）反向挤压时，除靠近模孔附近处之外，金属与挤压筒壁间无相对滑动，故无摩擦，反向挤压所需的挤压力小，所以制品精度高，力学性能均匀，组织均匀，挤压速度高，成品率和生产速率高5、简答：有哪些方法可以制备Al/Cu双金属复合材料？铜包铝线的制造方法有：1）将铜带和铝杆在孔型中热轧结合，再剥去

8、飞边和进行拉制2）将铜带弯卷成直缝管的同时，把铝杆包在其中，然后氩弧焊焊合管缝，再进行拉制。3）将铜板包裹的铝锭进行静液挤压4）使用电镀法，在无氧气氛中（液体或气体）将铝杆剥皮，以得到无氧化膜的清洁表面，然后直接进入电镀槽进行镀铜6、简析：解释软垫镦粗可降低鼓形的机理。由于软垫的变形抗力较低，优先变形并拉着锻件径向流动，导致锻件的侧面内凹。当继续镦粗时，软垫直径增大，厚度变薄，温度降低，变形抗力增大，镦粗变形便集中到锻件上，使侧面内凹消失，呈现圆柱形。再继续镦粗时，可以获得高度不大的鼓形。7、简答：冲压成形的主要缺陷。起皱开裂回弹毛刺表面划痕制耳8、简答：三种管材衬拉方法的特点长芯杆拉拔：道次

9、加工率大固定芯头拉拔：管材内表面质量比空拉的好，此法应用广泛游动芯头拉拔：适用于长管和盘管生产，对提高拉拔生产率、成品率和管材内表面质量极为有利9、简析：分析线材拉拔时反拉力的作用。线材拉拔时，反拉力会使拉拔力增加，担当反拉力小于一定极限值时，对拉拔力是无影响的，控制反拉力小于这一极限值可以减少入模口处的接触变形区，所以金属作用于模孔壁上的压力减少，可以减少模孔处的摩擦，减少其摩擦损耗，还会提高模具使用寿命10、简析：金属塑性加工的产品质量的内涵。（1）化学成分；（2）内部组织结构；（3）材料性能（力学性能、物理性能、腐蚀性能、加工性能等）；（4）精度（尺寸精度、形状精度、表面精度）11、简答

10、：减小板材冲裁力的措施。（P231）解析：1）加热冲裁：材料加热后，抗剪强度大大降低，从而可降低冲裁力，但因加热冲裁时形成氧化皮，所以此方法只适用于厚板或零件表面质量及公差等级要求不高的零件2）阶梯凸模冲裁：在多凸模冲模中，将凸模做成不同的高度，呈阶梯型布置，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低总的冲裁力3）斜刃模具冲裁：斜刃冲裁时，整个刃口不是同时切入板料，剪切面积减小，因而可降低冲裁力。12、穿孔热挤压铜管的过程中，穿孔针的受力受热分析。答：穿孔时其整体受强烈的压应力作用；同时受到金属流动产生的轴向摩擦力作用，使整体受拉应力；而外表与高温铜锭直接接触，温度急剧升高，而内壁受水冷。一个挤

11、压道次结束后，又采用水冷方式对其外表面进行剧烈冷却。在急冷急热的工作状态下，穿孔针容易产生龟裂、变形、弯曲等缺陷。13、游动芯头拉拔管材时芯头稳定的力学条件。解析：两个稳定条件：）a1p，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；）a110%。试设计成品性能控制工艺。（图，力学分析）解析：冷拉铜管的最终产品性能控制主要有成品退火和控制最终变形程度这两种方法。通过控制退火温度、保温时间等参数，可以使产品达到不同的力学性能指标。但由于退火前的冷变形过程影响因素复杂，采用成品退火的技术方法往往不容易控制产品的最终性因此，实际生产中一般建议采用控制最终变形程度的方法来达到产品的最终性

12、能。该技术方法的操作要点是：在达到成品尺寸之前对管坯进行完全退火，退火之后再根据成品性能进行适量冷拉变形。其中预留的冷变形量需要按照相关数据图表，并结合生产经验来确定。例如，图中显示了H62完全退火之后的的力学性能与后续冷变形量之间的关系。根据成品力学性能的要求，抗拉强度obn520MPa，因此在ob=520MPa的位置画一条横线，交强度曲线于a点；要求伸长率61010%，于是在610=10%位置画另一条横线，交塑性曲线于b点。过a、b两点分别画两条与横坐标垂直的竖线，与横坐标的交点（19%和23%）就是最终冷变形率的控制范围。可见，对于题中H62黄铜管的最终性能控制，可采取的工艺方法为：完全

13、退火之后，再施加19%-23%的冷拉变形，既达到成品尺寸，也达到成品性能要求。7、试分析板材在轧制过程中出现“张嘴”及“表面横裂”的原因及采取的防止措施。（P103）1）张嘴：铸锭质量不好，存在铸造弱面；轧制表面变形；润滑条件差2）表面横裂：轧制时表面层与里面层延伸不一致；坯料边部有小裂口、折皱等缺陷；轧前退火不够，边部晶粒粗大或氧化严重未铣干净；铸锭中有气孔、缩孔或脆性杂物及铸造裂纹，热轧后坯料内部产生裂纹防止措施：从以下几个方面采取措施1）坯料因素：合理调整金属的化学成分，改善铸锭质量，设法使成分组织均匀，减少坯料本身缺陷，正确的选择坯料尺寸2）轧辐因素：合理设计形状尺寸，保证硬度，表面光

14、洁，变形过程中合理调控轧辐温度）变形工艺因素：选择合适的变形程度，采取合理的温度-速度制度，保持良好的冷却润滑，注意减少外摩擦的有害影响，尽量减少变形不均匀性，保持变形温度的均一性尤其是要维持适当的变形终了温度）加热及热处理因素：采取合适的温度-时间制度，注意炉内气氛，尽量使被处理材料温度均匀5）其他因素：勤于观察，细心操作，加强管理8、镦粗时容易产生哪些质量问题？其原因是什么？可采取哪些措施去解决这些问题？）质量问题：侧表面易产生纵向或呈45方向的裂纹；坯料徹粗后，上、下端常保留铸态组织；高坯料徹粗时由于失稳而弯曲等）原因：A工具与坯料端面之间摩擦力的影响，使金属变形困难，变形所需的单位压力

15、增高；从高度方向看，中间部分受到摩擦力的影响小，上下两端受到的影响大。在接触面上，中心处的金属流动还受到外层金属的阻碍，故愈靠近中心部分受到的流动阻力愈大，变形愈困难B温度不均，上下端金属由于与工具接触，造成温度降低快，变形抗力大，故较中间处的金属变形困难C由与易变形区金属变形程度大，自由变形区变形程度小，于是易变形区金属向外流动时便对易变形区金属在径向方向上作用有压应力，在切向上产生拉应力。愈靠近坯料表面切向拉应力愈大，当切向拉应力超过材料的强度极限或切向变形超过材料允许的变形程度时，便会引起纵向裂纹。低塑性材料由于抗剪切的能力弱，结果容易在侧表面产生45。方向的裂纹3）措施：使用润滑剂和预

16、热工具；采用凹形毛坯；采用软金属垫；采用钏徹、叠徹和套环内镦粗9、铝合金正向挤压时组织上容易产生哪两类质量问题？其原因是什么？P1181）挤压制品组织的不均匀性：制品中后段的晶粒度比前端大原因：坯料的加热温度与挤压筒温度相差不大，当挤压比较大或挤压速度较快时，由于变形热与坯料表面摩擦热效应较大，可使挤压中后期变形区内温度明显升高2）粗晶环：某些金属或合金在挤压或随后的热处理过程中，在其外层出现的粗大晶粒组织。形成原因：由于模子形状约束与外摩擦的作用造成金属流动不均匀，外层金属所承受的变形程度比内层大，晶粒受到剧烈的剪切变形，晶格发生严重的畸变，从而使外层金属再结晶温度降低，容易发生动态再结晶并

17、长大，形成粗晶粒组织。由于挤压不均匀变形是从制品的头部到尾部逐渐加剧的，因而粗晶环的深度也由头部到尾部逐渐增加。10、画出轧件轧制过程简图，并推导轧件咬入及其稳定轧制的条件。如何改善轧件轧制过程中的咬入条件。HU）（rfj亂制过程圏示幵殆咬入$倚拽入2）穗定轧制1（的拋谢图1-6当轧件完全填充辗间后力的图示1）咬入条件：轧辊作用在轧件上有径向正压力N和轧辊旋转方向一致的切向摩擦力T，由库伦摩擦定律可知，T=fN，f为咬入时轧辊和轧件之间的摩擦系数将N，T水平竖直方向分解如图所示，则N二Nsina，T二Tcosaxx因为T二fN，由TN，有xxfNcosaNsinaftaix正压力N和摩擦力T的

18、合力为R。根据物理概念，正压力N和合力R的夹角B称为摩擦角。因为tan0二-=f，即摩擦角B的正切就是摩擦系数f,则有:tan0tana，即卩aN所以，咬入条件为aN，有Tcos申二Nsin申T/N=ftanpf为稳定轧制时轧辊与轧件之间的摩xxa擦系数，因为f=tan0，于是有tan0tan申0申，考虑到甲=，则有20a,a=20是稳定轧制建成的临界条件，所以，稳定轧制时的条件为a203）咬入条件的改善：减小咬入角或增大摩擦角A减小咬入角的措施：a采用大辊径轧辊，可使咬入角减小，满足大压下量控制；b轧件前端做成锥形或圆弧形，以减小咬入角，拽入后达到所需的压下量；c咬入时辊缝调大，减小了压下量

19、从而减小了咬入角。稳定轧制过程建立后，可减小辊缝，加大压下量，即带负荷压下，充分利用咬入后的剩余摩擦力；B增加摩擦系数改善咬入的措施a在粗轧机轧辊上打砂或粗磨，以增加摩擦系数，打砂比粗磨好，可延长轧辊寿命；b咬入时不加或少加润滑剂，或喷洒煤油等涩性油剂，以增加咬入时的摩擦系数；c低速咬入时，以增加咬入时的摩擦系数，再高速稳定轧制，以提高生产率；d热轧加热温度要适宜。在保证产品质量的前提下，温度高，轧件表面氧化皮可起润滑作用，从而降低摩擦系数。轧件温度过低，表面硬度大，摩擦系数也较小。e轧辊表面激光处理，烧灼后急速淬火，提高轧辊表面强度，增大摩擦系数11、结合“三图”分析热轧温度的确定过程。P86解析：1）开