金属挤压与拉拔工艺学复习题

金属挤压与拉拔工艺学复习题一、名词解释脱皮挤压称为脱皮挤压。正向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向一样的挤压方法，也称直接挤压。反向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法，也称间接挤压。侧向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向成直角的挤压方法，又称横向挤压。层状组织：所谓层状组织，也称片状组织，其特征是制品在折断后，呈现出与木质相像的断口，分层的断口外表凹凸不平，并带有布状裂纹，分层的方向与挤压制品轴向平行压制品的一种组织缺陷。挤压效应：挤压制品与其他加工制品〔如轧制、拉伸和锻造等〕经一样的热处理后前者的强度比后者高，而塑性比后者低。这一效应是挤压制品所特有的特征，故称挤压效应。挤压比：挤压比等于挤压筒的横截面积与制品的横截面积之比。挤压力：挤压力就是挤压杆通过垫片作用在被挤压锭坯上使金属从模孔流出来的压力。挤压应力：挤压力除以垫片的断面积，又称单位挤压力。拉拔：对金属坯料施以拉力，使之通过模孔以获得与模孔截面尺寸，外形一样的制品的塑性加工方法称之为拉拔。拉拔力：为实现拉拔过程，作用在模出口加工材料上的外力称为拉拔力。死区：挤压筒内存在的前端难变形区，即挤压筒和模子端面交界的角落处。模角：模角是指模的轴线与其工作端面间所构成的夹角。空拉：拉拔时管坯内部不放芯头即无芯头拉拔。通过模孔后管材外径减小，管壁发生变化〔变厚、变薄、不变〕的管材拉拔工艺。比周长：是指把型材假想分成几局部后，每局部面积上的外周长与该面积的比值。剩余应力：外力撤销后，材料内部存在的平衡应力。F L 0 1延长系数： F

L F、F

L、L

分别为坯料和1 0 0 1 0 1制品的长度。

FF加工率〔断面收缩率〕：

0 1F、FF

分别为坯料和制品的面积。延长系数与加工0 1011。二、简答题如何实现脱皮挤压？当挤压垫片比挤压筒的内径小2～4mm，在挤压过程中即可实现脱皮。挤压速度与挤压流出速度有什么区分和联系？V流

V挤

，由此可1知，当挤压速度肯定时，变形程度越大，流出速度就越大。什么是粗晶环？产生的机理是什么？危害是什么？粗晶环是挤压制品周边上形成的环状粗大晶粒区域。依据粗晶环消灭的时间，可将其分为两类：第一类是在挤压过程中即已形成的粗晶环晶组织。其次类粗晶环是在挤压制品的热处理过程中形成的有关外，还与合金中含Mn、Cr等可提高再结晶温度的元素有关，并形成化合物阻挡晶粒长的晶粒快速长大，析出粗晶环。〔削减或消退粗晶环的最根本方法包括两个方面：①尽可能削减挤压时的不均匀变形②掌握再结晶的进展。〕危害：使制品的力学性能降低。正向挤压实心棒材产生裂纹的缘由是什么？如何消退？P39、40裂纹的产生于金属在挤压时的受力状况有直接关系加了裂纹的深度。消退裂纹的措施：1.在允许的条件下承受润滑剂、锥模等来减小不均匀变形。2.实行合理的慢；挤压温度低，则挤压速度适当增大。何谓挤压缩尾？有几种？产生的机理是什么？消退的措施是什么？P40～42制品内部或消灭在制品的表皮层，而形成漏斗状、环状、半环状的气孔或疏松状态的缺陷。依据缩尾在制品中的分布位置可分为中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾三类。削减挤压缩尾的措施：1.留压余，压余的厚度一般为锭坯直径的10%～30%。2.脱皮挤压。3.掌握工艺条件。挤压力的影响因素有哪些？1.坯料长度：正向挤压：L增大，挤压力增大。反向挤压L2.摩擦：3.挤压温度：低。4.变形程度：随着变形程度增大挤压力增加。5.挤压速度：是通过对金属的变形抗力的〔热挤压时，金属在变形过程中产生的硬化可以通过再结晶软化，但加。〕〔变形速率增加，挤压前期：单位时间变形量增加，挤压力增大。挤压后期：产生变形热，温降慢，挤压力降低。〕6.0°90°45°-65°范围内挤压力最小。7.挤压方式什么是拉拔配模？分为哪几类？2拉拔配模就是依据成品的要求和坯料的尺寸来确定拉拔道次及各道次所需模孔外形工作。拉拔配模分为单模拉拔配模和多模拉拔配模。为什么在拉拔模入口处，往往过早消灭环形沟槽？模具入口断面处,模具呈环状磨损,且磨损较快,往往过早地消灭环形沟槽。挤压的特点都有哪些？提高金属材料的变形力量提高材料的接合性金属材料与工具的密合性高；挤压的缺点：工具与锭坯接触面的单位压力高挤压时锭坯在工具内需要封闭挤压时金属流淌分为几个阶段？各阶段挤压力是如何变化的？什么是死区？它的作用是什么？死区是指在挤压过程中位于挤压筒与挤压模交界处金属不发生塑性变形的区域性变形区。作用：杂质存留在死区使挤压出的产品外表质量好。什么是模角？模角最正确的范围是多少，为什么？模角是指模的轴线与其工作端面间所构成的夹角。锥模的最正确模角为45°～60°，在此范围内的挤压力较小。实现拉拔过程的根本条件是什么？L〔拉拔应力应小于金属出模口的屈服强度。 P LL F SL式中 ——作用在被拉金属出模口横断面上的拉拔应力；LP——拉拔力；LF——被拉金属出模口横断面积；L ——金属出模口后的变形抗力。〕S被拉金属出模口的抗拉强度b与拉拔应力L之比称为安全系数K，即Kb，所以实现L拉拔过程的根本条件是K1，一般K1.40～2.00之间。影响拉拔力的因素？1材料性质2拉拔的工艺参数〔温度、速度、变形程度〕3拉拔速度：在低速〔5m/min以下〕拉拔时，拉拔应力随着拉拔速度的增加而有所增加。当速度增加到6～50m/min时，拉4模角6°～9°5下摩擦力越大，拉拔力越大。对于衬拉摩擦力越大，拉拔力越小6反拉力：反拉力与以下两个因素有关〔1〕被拉金属的弹性极限；〔2〕7分析圆棒材拉拔时应力与变形？应力：两向压一向拉应变：轴向拉伸，径向、周向压缩。周边层的实际变形大于中心层空拉时管壁如何变化？空拉时壁厚变化的影响因素？出口处减薄最大。管子最终壁厚取决于增壁与减壁幅度的大小。影响因素：1.管坯的相对壁厚S/D〔S——壁厚；D——外径〕。D一样，S增大，使金属流3向中心的阻力越大，增壁不易实现。S一样，D增大，使金属流向中心的阻力变小，增壁简洁实现。D/S=3.6～7.6管壁不变；D/S<3.6管壁减薄；D/S>7.6管壁增厚。2.材质与状态影响。3.道次加工率与加工道次的影响。4.润滑条件、模子几何参数及拉拔速度的影响。16挤压是三向压应力。什么是挤压？挤压方法分几类？挤压是承受挤压杆〔或凸模〕将放在挤压筒〔或凹模〕内的坯料压出模孔或流入特定的孔隙连续挤压。挤压按坯料温度区分有热挤压、冷挤压和温挤压3什么是热挤压、温挤压与冷挤压？应用的范围是什么？热挤压就是将金属材料加热到热锻成形温度进展挤压晶温度以上的某个温度下进展的挤压坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。在冶金工业系统主要应用热挤压，通常称挤压，机械工业主要应用冷挤压与温挤压。挤压时金属流淌分几个阶段？各阶段挤压力是如何变化的？挤压时金属流淌可分为三个阶段：填充〔开头〕挤压阶段：金属受挤压轴的压力后，首先布满挤压筒与模孔，挤压力直线上升。根本〔平流〕挤压阶段：从金属开头流出模孔到正常挤压过程马上完毕时为止。(在此阶点皆以同一速度或肯定的速度差进入变形区压缩锥。靠近垫片和模子角落处的金属不流淌，形成难变形区。)正挤压的挤压力随着锭坯长度的减小而直线下降。紊流〔终了〕挤压阶段：在此阶段，锭坯的外层金属向其中心猛烈流淌，同时两个难变形区中的金属也向模孔流淌，形成挤压所特有的缺陷“挤压缩尾”。挤压力重开头上升，此时应完毕挤压操作。见图20影响金属挤压流淌的因素1摩擦：润滑使摩擦下降、2金属强度、3温度：温度上升导热性降低、4工具外形：模角60°～65°、5变形程度与挤压速度挤压工具主要由几局部构成？挤压工具主要有：挤压模、挤压杆、穿孔针、挤压垫片及挤压筒等。挤压筒为什么是多层构造？挤压筒作成多层构造的缘由是使筒壁中的应力分布均匀，降低应力峰值。4如何确定挤压筒的尺寸？挤压筒的尺寸依据挤压机的吨位和作用在挤压垫片上的单位压力确定4～5倍。工作带有什么作用？确定工作带长短的原则是什么？工作带为什么不能过长，也不能过短？〔定径带影响制品的质量，假设工作带过短，则模子易磨损，制品的现状不易保证；假设工作带过长，在其上易粘结金属，使制品外表产生划伤、毛刺和麻面等缺陷。而且挤压力增大。多孔模设计时，模孔的布置原则是什么？为什么不能过分靠近模子的边缘或中心部位？为了使每个模孔中的金属流速相等化制品外表质量，消灭起皮、分层等。但也不能将模孔安置的过分靠近模子中心由于内、外侧供给的金属量不同而引起制品弯曲甚至消灭裂纹。模角对产品质量的影响如何？模角大而死区大还是小？模角大死区大，制品的外表质量较好；模角小死区小，锭坯外表的氧化皮、脏物、杂质易挤入制品。确定锭坯尺寸的原则是什么？挤压比方何确定？原则：1.产品工艺、技术要求；2.尺寸直径、变形程度〔挤压比〕；3.工具强度、设备力量；4.间隙d 锭坯尺寸Dp

〔〔1〕棒材D d

D Dp

do〔2〕Do

(d2d2)d2 D

D do 1 1 p o式中：d——挤制品的直径，mm；d1——穿孔针的直径，mm。〕选择挤压比λ挤压工具的强度和挤压机允许的最大压力。〔为了获得均匀和较高的力学性能，应尽量选用大的挤压比进展挤压，一般要求：一次挤压的棒、型材λ>10；锻造用毛坯λ>5；二次挤压用毛坯λ可不限。〕28拉拔的特点是什么？1.外表质量好；2.工具和设备简洁；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，简洁断面型材也难一次成形。说明紊流挤压阶段挤压力上升的缘由？，挤压力就得上升。〔一般挤压完毕阶段应留有压余。〕拉拔的类型有几种？①一般模拉拔②辊模拉拔③空拉〔减径拉拔〕④衬拉〔1.2.固定短芯头拉3.4.5扩径拉拔〕分析空拉时能明显订正管子偏心的缘由；为什么衬拉订正管子偏心不明显？偏心管坯空拉时，假定在同一圆周上径向压应力 均匀分布，则在不同的壁厚处产生的周r向压应力将会不同厚壁处的 小于薄壁处的因此在薄壁处要先发生塑性变形， 即周向压缩，径向延长，使壁增厚，轴向延长；而厚壁处还处于弹性变外形态，那么在薄壁5值越大，壁厚增加的也越大，薄壁处在作用下渐渐增厚，使整个断面上的管壁趋于全都。衬拉时径向压力N使 值变大，阻碍了壁厚的调整。r分析固定短芯头拉拔，有时管子外表上消灭“竹节”的缘由。〔长的芯杆在自重作用下易产生弯曲，芯杆在模孔中难以固定在正确位置上。同时，〕长的芯杆在拉拔时弹性伸长量较大易引起“跳车”而在管子上消灭“竹节”的缺陷。画出一般锥形拉拔模的示意图，并说明拉拔模各局部的作用？润滑带〔入口锥、润滑锥的作用是在拉拔时使润滑剂简洁进入模孔，削减拉拔过程中的摩擦，带走金属由于变形和摩擦产生的热量，还可以防止划伤坯料。压缩带〔压缩锥〕的作用是金属在此段进展塑性变形，并获得所需的外形与尺寸。工作带〔定径带〕的作用是使制品获得稳定而准确的外形与尺寸。出口带的作用是防止金属出模孔时被划伤和模子定径带出口端因受力而引起的剥落。Ⅰ——润滑带；Ⅱ——压缩带；Ⅲ——工作带；Ⅳ——出口带。什么是正向挤压、反向挤压与侧向挤压？各有什么特点？正向挤压〔直接挤压〕：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向一样的挤压方法。反向挤压〔间接挤压〕：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法。〔横向挤压正向挤压特点：①挤压过程中挤压筒与金属坯料间的摩擦力大，消耗能量多，金属变形不均匀。②压余多。③模具更换简洁便利，制品外表质量好。反向挤压特点：①②压余小。③挤压力比较小，制品尺寸受挤压杆限制。侧向挤压特点：①挤压模与锭坯轴线成90②变形程度100，制品强度高。③要求模具和工具具有高的强度及刚度。网格说明金属流淌的特点？以圆棒正向挤压为例P222—96①大局部坐标线网在挤压后都有较大的弯曲，变形极不均匀且网格存在畸变。②横向坐标线的变化：1.挤压局部的横向坐标线弯曲较大。缘由：挤压筒、模与金属外表之间存在摩擦力。2.外层金属变形滞后于中心局部变形。3.弯曲程度由棒材的前端往后端渐渐增加，当到肯定位置时趋于稳定不变。③纵向坐标线的变化：在进模孔入口处平面Ⅰ—Ⅰ前和到达模孔出口处平面Ⅱ—Ⅱ前发生方向相反的两次弯曲，最终又重平行于模孔轴线，其弯曲角度由中心层向外层渐渐增加。④在挤压筒内的金属存在着两个难变形区。一是位于挤压筒和模子端面交界的角落处，叫前端难变形区〔死区〕，二是位于垫片处的后端难变形区。⑤死区与塑性流淌区交界处存在着猛烈滑移区。为什么要有填充挤压阶段？如何确定填充系数？填充挤压时金属能否流入模孔？填充阶段。填充系数Kt

挤压筒横断面积K坯料横断面积

t1.05～1.10填充挤压时金属能流入模孔。说明后端难变形区的形成机理？垫片和金属间的摩擦力的作用和冷却的结果。实心和空心型材正向挤压金属流淌各有什么特点？型材出模孔产生弯曲的缘由为何？金属的流淌失去了像在挤压圆棒材时的完全对称性，型材与坯料之间缺乏相像性。②型材各局部的金属流淌受比周长影