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1、第三部分 金属拉拔袁武华 夏伟军 湖南大学材料学院一、拉拔的一般概念1 拉拔的实质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、形状相同的制品 的塑性加工方法称为拉拔。拉拔是管材、棒材、型材以及线材的主 要生产方法之一。2 拉拔分类实心拉拔：棒、线 、型材空心拉拔：空拉、 长芯杆拉拔、固定 芯头、游动芯头、 顶管、扩径3 拉拔法的特点 拉拔制品的尺寸精确、表面光洁。 最适合于连续高速生产断面非常小的长的制品。 铜、铝线的直径最细可达10um,不锈钢丝最细0.5um。 管材的壁厚最薄0.5um。 拉拔生产的工具与设各简单,维护方便。在一台设 备上可以生产多种规格和品种的制品。 坯料拉拔
2、道次变形量和两次退火间的总变形量受 到拉应力的限制。4 发展方向自动化、连续化；规格、精度；模具；润滑剂等。二、拉拔时的金属变形特征1 拉拔时的变形指数FQ、LQ：坯料断面积及长度；FH、LH：拉拔制品延伸系数= FQ/ FH= LH/ LQ 相对加工率（断面收缩率%）=（ FQ FH）/ FQ 相对伸长率%： =（ LH - LQ ）/ LQ 积分（对数）延伸系数i: i=ln (FQ / FH)=ln 相互关系：=1/（1- ）=1+ =ei实现拉拔过程的基本条件拉拔应力1有色金属一般K：1.402.00，过小-断头、拉断；过大-道次加工率小钢铁：K.1.11.25成盘拉拔：K= b/(1
3、+ w)，成盘拉拔的道次加工率较小。卷筒直径D小， w大。最小D:D100d/s (d、s拉拔管制品外径、壁厚)3 拉拔时的应力与变 形 1）圆棒拉拔应力状态：两压(r= )一拉(1)变形区变形状态：两向压缩（ r、 ） 一向延伸（1）流动特征：纵、横向网格线 -周边实际变形中心 （延伸、弯曲、剪切）变形区形状：三个区、两同心球 异常情况：非接触直径增大（f、增加、 道次压缩率减小；环形沟槽）、实 际压缩变形增大；非接触直径减小（带反拉） 、实际压缩变形减小；出口直径增加（弹性回复） 、减小（高速、热效应）纵向扭曲（轴向变形不均匀 ）断裂 变形区应力分布1入 出 ， r入 r出 2) 管材拉拔
4、时的应力与变形 （1）空拉壁厚可以变厚、变薄、不变； 主应力图：两压一拉（ 外0即r 1/2（ l + ）r=0即r =1/2（ l + ）r单道次s）；减壁空拉减壁幅 度增加（多道次s减 3060mm为中空，5mm为 钢丝; 薄壁管芯头带锥度。游动芯头两圆柱+锥体实现稳定拉拔：摩擦角1保证润滑： - 1=13，一般1=9，=12小圆柱长度=模孔工作带长度+移动范围+25mm常用游动芯头结构：a,b-直线拉拔；c、d、e-盘管拉拔2）芯头材料 钢：中、小芯头-35钢、T10A、30CrMnSi镀Cr大芯头-T8、T10 硬质合金：中、小芯头-YG15五、拉拔设备管棒型拉拔机链式拉拔机：单链、双
5、链联合拉拔机：拉拔、矫直、切断、抛光、探伤 等圆盘拉拔机：小截面，最高2400m/min拉线机：单模拉线机多模拉线机六、拉拔工艺1 拉拔配模单模、多模拉拔配模 （1）配模原则：最少拉拔道次、最佳质量（表面、 尺寸、性能）、与现有设备参数、设备 能力适应。（2）配模内容：坯料尺寸、退火次数、道次变形 量 A: 坯料尺寸v圆形制品坯料尺寸：坯料尺寸 成品尺寸总加工率确定： 产品性能：软态、硬态 操作要求：管材每道次必须有减壁和减径减壁所须道次ns减径所须道次nD先定管坯壁厚尺寸，计算减壁道次ns，推算最小管径。ns=ln(s0/sk)/ln s平 nD=（D0-Dk）/D平保证产品表面质量：总变形
6、量大有利；但控制空拉道次和变形量；内表要求严格则衬拉。总加工率坯料制造条件及具体情况：挤、轧坯公差，管偏心（ 增空拉纠偏）在满足质量要求下，提高生产率，坯料截面尺寸尽量 小；长度根据设备能力尽可能长。v异形管拉拔坯料圆管坯拉拔12道次空拉过渡1道次 成品拉拔（空、短芯头固定拉拔）关键：确定过渡拉拔前圆管直径、壁厚；一般加工率小，主要考虑成形根据坯料与异形管外形轮廓长度来确定，坯 料轮廓长度大35%。椭圆形： D0=(a+b)/2六角形：D0=a/6=1.91a正方形：D0= a/4=1.27a矩形：D0=2(a+b)/v实心型材：坯料为简单截面：圆、矩、方等，另外：成品断面轮廓限于坯料轮廓内；型材各部分延伸系数尽可能相等；形状逐渐过渡，并有一定的过渡道次。B 中间退火次数N=ln/ln平-1平可以由经验值确定C 拉拔道次及道次延伸系数分配n= ln/ln平 或n=ln/lnmax道次延伸系数分配：经验/计算。考虑：加工硬化、原始组织、坯料状态/公差 、成品要求等，一般： （1）铜、铝、镍、白铜等塑性好，加工硬化速率低：第一、最后道次较小延伸系数，中间道次延伸系数较 大； （2）黄铜等硬化速率快：退火后第一道次大变形，逐渐减小，23道次后退火 。一般，成品延伸率k （平）1/2
