金屬塑性加工——拉拔篇思考題

1、拉拔篇思考題1.拉拔有何特點？空心材拉拔的基本方法有哪些？各有什么特點（即適用范圍）？ 答：（1）特點：A.尺寸精確。B.工具設(shè)備簡單，操作回復(fù)很方便。可產(chǎn)生多品種、多規(guī)格制品。 C.適合生產(chǎn)小斷面長度的金屬制品，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。 D.應(yīng)力狀態(tài)為一拉兩壓，不能發(fā)揮金屬塑性。E.與冷軋相比，所受的應(yīng)力摩擦力比較大，導(dǎo)致變形量小。 F.中間退火，打頭等輔助工序多，生產(chǎn)率低，成品率低。（2）空心材拉拔的基本方法：A.空拉：適用于小直徑管材，異型材，盤管拉拔。B.固定芯頭拉拔：適用于管材（除細、長管外）。 C.流動芯頭拉拔：適用于長管和盤管生產(chǎn)。D.長芯桿拉拔：適用于薄管、塑性較差的鎢、鉬管材。E.頂管

2、法：適用于大直徑管材。F.擴徑拉拔：適用于設(shè)備能力受限而不能生產(chǎn)大直徑管材生產(chǎn)。2.實現(xiàn)拉拔過程的必要條件、安全系數(shù)的意義是什么？ 答：（1）拉拔時一定要遵守的條件：拉拔應(yīng)力l=Pl/Flsb。若s，縮頸；若s,拉斷。K=b/l1，K=1.4-2.0。被拉金屬出口的抗拉強度b與拉拔應(yīng)力l之比稱為安全系數(shù)K。實現(xiàn)拉拔過程的必要條件為：K1。（2）意義：安全系數(shù)K與被拉金屬的直徑、狀態(tài)、以及變形條件有關(guān)。一般K在1.4-2.0之間，即l=(0.7-0.5)b。如果K1.40，則由于加工率過大，可能出現(xiàn)斷頭、拉斷；K2，則表示道次加工率不夠大，未能充分利用金屬的塑性。 制品直徑越小，壁厚越薄，K值應(yīng)

3、越大些。3分析棒材拉拔和管材空拉的應(yīng)力狀態(tài)，變形狀態(tài)，以及應(yīng)力分布規(guī)律。 答：（1）棒材拉拔：應(yīng)力狀態(tài)：兩壓（r、）、一拉（l）。 變形狀態(tài)：兩壓（r、）一拉（l）。 應(yīng)力分布規(guī)律：1）應(yīng)力沿軸向的分布：軸向應(yīng)力l由變形區(qū)入口端向出口端逐漸增大，即lrlch；周向應(yīng)力及徑向應(yīng)力r則 從變形區(qū)入口段到出口端逐漸減小，即rch，和rrrch。2）應(yīng)力沿軸向的分布：周向應(yīng)力及徑向應(yīng)力r由表面向中心逐漸減小，即w n和rwrn；而軸向應(yīng)力l分布情況恰好相反，中心處的軸向應(yīng)力l大，表面的l小，即lwln。 （2）管材空拉：應(yīng)力狀態(tài)：兩壓（r、）一拉（l）。變形狀態(tài)：是三維變形，即軸向延伸，周向壓縮，徑向

4、延伸或壓縮。應(yīng)力分布規(guī)律：主應(yīng)力l、r、在軸向上分布與圓棒材拉拔時相似，但在徑向上的分布有較大差別，其中不同點是徑向應(yīng)力分布r的分布規(guī)律是由外表面向中心逐漸減小，達管子內(nèi)表面時為零；周向應(yīng)力的分布規(guī)律則是由管子外表面向內(nèi)表面逐漸增大，即wn。4.分析空拉時管材的壁厚變化力學條件。（P161）答：根據(jù)金屬塑性加工力學理論，應(yīng)力狀態(tài)可以分解為球應(yīng)力分量和偏差應(yīng)力分量，將空拉管材時的應(yīng)力狀態(tài)分解，有如下三種管壁變化情況：（應(yīng)力狀態(tài)分解見課本161頁）又上述分解中可以看出，某一點的徑向主變形是延伸還是壓縮或為零，主要取決于r-m；（其中m=(l+r+）/3）。r(l+)/2時，則r為正，管壁增厚；當r

5、-m=0，亦即r= (l+)/2時，則r-m =0，管壁厚不變；r(l+)/2時，則r-m0，管壁變薄。5.為什么空拉管子時具有糾偏作用，在生產(chǎn)中如何利用這一點。（P163）答：偏心管坯空拉時，假定在同一圓周上徑向壓應(yīng)力r均勻分布，則在不同的壁厚處產(chǎn)生的周向壓應(yīng)力將會不同，厚壁處的小于薄壁處的。因此，薄壁處要先發(fā)生塑性變形，即周向壓縮，徑向延伸，使壁增厚，軸向延伸；而厚壁處還處于彈性變形狀態(tài)，那么在薄壁處，將有軸向附加壓應(yīng)力的作用，壁厚處受附加拉應(yīng)力作用，促使厚壁處進入塑性變形狀態(tài)，增大軸向延伸，顯然在薄壁處減少了軸向延伸，增加了徑向延伸，即增加了壁厚。因此，值越大，壁厚增加得也越大，薄壁處在

6、作用下逐漸增厚，使整個斷面上管壁趨于均勻一致。6.影響空拉時管子壁厚變化的因素有哪些？ （P163）答：A.管坯相對壁厚。S0/D0 :D0一定時，S0， S；S0一定時，D0， S。B.材質(zhì)與狀態(tài)。硬度高，增壁的趨勢下降。 C.道次加工率與加工道次。道次加工率，l，增壁空拉增壁幅度，減壁空拉減壁幅度。增壁空拉，道次，增壁量； 減壁空拉，道次，增壁量。D.潤滑條件、模子幾何參數(shù)及拉拔速度。 潤滑差，Ld ，l，增壁空拉過程增壁量， 減壁空拉過程減壁幅度。7.推導(dǎo)流動芯頭拉拔的穩(wěn)定性條件，如不符合此條件，會出現(xiàn)什么問題？ （P165）答：游動芯頭在變形區(qū)的穩(wěn)定性位置取決于芯頭上作用力的軸向平衡。

7、 可得平衡方程：N1sin1-T1cos1-T2=0 N1 (sin1-fcos1)=T2由于N10和T20故 sin1-fcos10tan1tan A. 1，即游動芯頭錐面與軸線之間的夾角必須大于芯頭與管坯間的摩擦角，它是芯頭穩(wěn)定在變形區(qū)內(nèi)的條件之一。若不符合此條件，芯頭將被深深地拉入?？?，造成斷管或被拉出的模孔。B.為實現(xiàn)游動芯頭拉拔，還應(yīng)滿足1，即游動芯頭的錐角1小于或等于拉模的模角，它是芯頭穩(wěn)定在變形區(qū)內(nèi)的條件之二，若不符合此條件，在拉拔開始時，芯頭上尚未建立起與T2方向相反的推力之前，使芯頭向模子出口方向移動擠壓管子造成拉斷。C.游動芯頭軸向移動的幾何范圍，要有一定的限度。芯頭向前移

8、動超出前極限位置，其圓錐段可能切斷管子；芯頭后退超出后極限位置，則將使其游動芯頭拉拔過程失去穩(wěn)定性。8.為了減少和消除殘余應(yīng)力在生產(chǎn)中采用哪些措施？ （P169）答：A.減少不均勻變形。 a.潤滑好。b.采用最佳模角。c.增加坯料退火次數(shù)。d.兩次退火間總加工率不要過大。e.最后一道工序給以極小加工率0.8%-1.5%。 f.多襯拉，少空拉，“少縮多薄”原則。B.矯直加工a.輥矯。 b.拉矯。 C.退火:去應(yīng)力退火。9.影響拉拔力的因素有哪些？答：A.被加工金屬的性質(zhì)對拉拔力的影響。拉拔力與被拉拔金屬的抗拉強度成線性關(guān)系。?b?，P?。 B.變形程度對拉拔力的影響。拉拔應(yīng)力與變形程度有正比關(guān)系

9、。?，?，P?。 C.模子的幾何形狀a.模角對拉拔力的影響。1）?，接觸摩擦面積?，P?。 2）?，R水平分力Rx?，P?。3）?，正壓力?，擠走潤滑劑，f?，P?。 4）?，附加剪切變形?，P?。5) ?，切應(yīng)變?，變形功?，溫度?，P??？梢?，隨著模角?增大，拉拔應(yīng)力發(fā)生變化，并且存在一個最小值。 b.定徑區(qū)的長度。L?，P?，壽命?。 D.反拉力對拉拔力的影響。Q?Qg(臨界反拉力），P基本不變；Q?Qg，P?。加Q，?l?，?r?，?f?r?，壽命?。 E.摩擦與潤滑對拉拔力的影響。硬度?，f?，P?。鉆石模<硬質(zhì)合金模<鋼模F.拉拔速度對拉拔力的影響。V<5m/s時

10、，V?，?l?，P?。V=6-50m/s時，V?，變形熱?，變形抗力?，易帶走潤滑劑，P不變。 G.振動對拉拔力的影響。共振，P?。10.分析反拉力對應(yīng)力、變形以及模子壓縮錐、磨損的影響。 答：A. Q?Qg(臨界反拉力），P基本不變；Q?Qg，P?。B. ?q?qj時，?q?，?l無影響。C. 加Q，?l?，?r?，?f?r?，壽命?。 11.描述普通拉模的結(jié)構(gòu)以及各區(qū)的作用。 答：A.結(jié)構(gòu)：普通拉模根據(jù)?？卓v斷面形狀可分為錐形模和弧形模。一般模孔可分為四個帶，即潤滑帶、壓縮帶、定徑帶、出口帶。如右圖所示。?為防潤角，?；?40（硬鋁合金）?。 ?60（鋼模）B.作用： I區(qū)：潤滑區(qū)：1）保

11、留潤滑劑。2）帶走金屬屑和熱量。II區(qū)：工作區(qū)1）是金屬實現(xiàn)塑性變形的主要部分，并獲得所需形狀與尺寸。2）LII?Ly?a?0.5(D0max?D1)cot?，a-不同心系數(shù)（1.05-1.3）。線材拉模：LII?Dd；棒材拉模：LII?(0.7?0.8)D1。III區(qū)：定徑區(qū)1）保證制品的公差尺寸，使制品進一步獲得穩(wěn)定而精確地形狀和尺寸。 2）可使拉模免于因?？啄p而很快超差，提高其使用壽命。 線、棒：LIII?(0.15?0.25)D1 空拉：LIII?(0.25?0.5)D1 襯拉：LIII?(0.1?0.2)D1 IV區(qū)：出口區(qū)1）防止金屬出?？讜r被劃傷。 2）保護定徑帶不被破壞。(0

12、.2? LIV?Lc?h0.5D)Dw?(1?k)D1 1 模子外形尺寸：D1?60mm時，k取1?3；D1?60mm時，k取0.5?0.8。第三篇 管材冷軋1.周期式冷軋管法的優(yōu)缺點是什么？ 答：優(yōu)點：A.具有有利于發(fā)揮金屬塑性的最佳應(yīng)力狀態(tài)圖，管坯在一套孔型中的變形量可高達90%以上；壁厚壓下量與外徑減縮率可分別達到70%和40%。比拉拔時在兩次退火間的總加工率高4-5倍。B.生產(chǎn)低塑性難變形合金的薄壁管材時，可以大大的減少拉拔生產(chǎn)時所不可避免的、多次的工序，縮短了生產(chǎn)流程，提高了生產(chǎn)率。C.管材表面質(zhì)量和精度堪與冷拔的相媲美，一般可以直接交貨而無需再經(jīng)過拉拔。 缺點：A.冷管軋設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)

13、雜，一些零部件易損壞，而且維護和保養(yǎng)麻煩。 B.軋輥孔型塊加工制造比較復(fù)雜。C.生產(chǎn)費用高，特別是還要求有專用機床。 2. 周期式冷軋管法的變形步驟有哪些？ 答：A.管料送進。 B.進程軋制。C.轉(zhuǎn)動管料和芯棒。 D.回程軋制。3.軋槽展開后的工作段有哪幾部分組成？ 答：孔型軋槽：A.空載送料段 B.轉(zhuǎn)料段軋制工作段：l1：減徑段。 l2：壓下段。l3：預(yù)精整段（壁厚精整）。 l4：精整段（定徑段）。4.進程軋制、回程軋制的速度變化與主應(yīng)力圖、摩擦力的方向之間的關(guān)系如何？前后滑移區(qū)如何劃分？ 答：前后滑移區(qū)相對速度Vxd來確定。Vxd?0時為后滑區(qū)；Vxd?0時為前滑移區(qū)；Vxd?0時為中性線，金屬與軋槽無滑動。（注：Va槽底速度；Vb槽口速度；Vj機架速度；Vm金屬流動速度）。A.機架進程：設(shè)Vj方向為正，Vj與Vm一致；B.機架回程：設(shè)Vj方向為正，Vj與Vm相反；5.管子冷軋過程中回轉(zhuǎn)的作用是什么？；答：A.均勻壁厚；B.減少工作錐中