金属塑性加工

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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：适用于大直径管材。

2、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。二P/F V。V。若o,lllsbs缩颈；若V。，拉断。K=ob/ol1, K二。s被拉金属出口的抗拉强度Ob与拉拔应力o l之比称为安全系数K。实现拉拔过程的必要条件为：K1。（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在之间，即o 1=。如果KV,则由于加工率过大，可能出现断头、拉断；K2,则表示道次加工率不够大，未能充分利用金属的塑性。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

3、状态，以及应力分布规律。答：（1）棒材拉拔：应力状态：两压（o、o ）、一拉（O ）。变形状态：两压（、 ）r0lr0一拉（ ）o应力分布规律：l1）应力沿轴向的分布：轴向应力Ol由变形区入口端向出口端逐渐增大，即o Vo ；周向应力o及径向应力o则 从变形区入口段到出口端逐渐减小， lrlch0r即o o ，和o o o0 r0 onrrrch2）应力沿轴向的分布：周向应力o 0及径向应力or由表面向中心逐渐减小，即o 0W。小和o rwo rn；而轴向应力o l分布情况恰好相反，中心处的轴 0 0向应力o l大，表面的o l小，即o lwVo In。（2）管材空拉：应力状态：两压（or、拉

4、（。1）。0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ol、or、o 0在轴向上分布与圆棒材拉拔时相似，0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or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。0的分布规律则是由0管子外表面向内表面逐渐增大，即0 0wV 0no0 04. 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

5、缩或为零，主要取决于 or-om；（其中 om=（ol+or+o ） /3）。0or（ol+o ）/2时，则or为正，管壁增厚；0当 r- om=0,亦即or二（ol+o ）/2时，则or-om =0,管壁厚不变；0or（o l+o ）/2 时，则 or-omVO,管壁变薄。05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or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999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

6、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 薄壁处减少了轴向延伸，增加了径向延伸，即增加了壁厚。因此，O值越大，9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9一致。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。S/D :D 一定时，ST, SJ；S 定时，D T, ST。0 0 0 0 0 0B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T,olT，增壁空拉增壁幅度J,减 壁空拉减壁幅度T。增壁空拉，道次T,增壁量T；减壁空拉，道次T,增壁 量J。D润滑条件、模子几

7、何参数及拉拔速度。润滑差，aT,LdT , olT，增 壁空拉过程增壁量J,减壁空拉过程减壁幅度T。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)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：XN sina -XT cos a -XT =01 11 1 2XN (sina -fcos a ) =XT1 1 1 2由于XN 0和XT 01 2故 sina -fcos a 01 1tan a tan (31A. a 3，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1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

8、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a Va,即游动芯头的锥角a小于或等1 1于拉模的模角a,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XT方向相反的推力之前，使芯头向模子出口方2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

9、率不要过大。e.最后一道工序给以极小加工率%。f.多衬 拉，少空拉，“少缩多薄”原则。B. 矫直加工a.辊矫。b.拉矫。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，Po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

10、拉力对拉拔力的影响。QQg（临界反拉力），P基本不变;QQg，Po加Q, l, r, fr，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。V5m/s 时，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. QQg（临界反拉力），P基本不变；QQg，P。B. qqj时，q，l无影响。C. 加Q，l，r，fr，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

11、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）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。2）LIILya（D0maxD1）cot，a-不同心系数（）。线材拉模：LIIDd；棒材拉模：LIID1。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：LIIID1空拉: LIIID1 衬拉：LIIID1 IV 区：出口区1）防止金属出模孔时被划伤。2）保

12、护定径带不被破坏。LIVLchDw（1k）D1 1模子外形尺寸：D160mm 时，k 取 13； D160mm 时，k 取。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

13、部件易损坏，而且维护和保养麻烦。B.轧辊 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：丨1：减径段。12：压下段。13：预精整段（壁厚精整）。14：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。Vxd0时为后滑区；Vxd0时为前滑移区；VxdO时为中性线，金属与轧槽无滑 动。（注：Va槽底速

14、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；A. 机架进程：设Vj方向为正，Vj与Vm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，减少金属被破坏的危险性。6. 瞬时变形区压下量的确定原则是什么答：在周期断面轧辊上压缩量等于所研究 断面的高度同另一与此断面相隔一定距离的断面高度差。而这两个断面间所包围 的金属体积等于送进的金属体积。