拉拔理論基礎(chǔ)知識(shí)

1、五. 拉拔理論基礎(chǔ)知識(shí)在外加拉力的作用下，迫使金屬通過(guò)?？桩a(chǎn)生塑性變形，以獲得與?？仔螤睢⒊叽缦嗤闹破返募庸し椒?，稱之為拉拔（或稱拉伸），如下圖。拉拔加工按制品種類分為實(shí)心材拉拔和空心材拉拔。實(shí)心材拉拔主要有棒材、型材、線材的拉拔；空心材拉拔主要包括管材、異型空心材拉拔。其中管材拉拔又有以下幾種方法：(1) 空拉；(2) 長(zhǎng)芯桿拉拔；(3) 固定芯頭拉拔；(4) 游動(dòng)芯頭拉拔；(5) 頂管；(6) 擴(kuò)徑拉拔。（一）掌握拉拔時(shí)常用的變形指數(shù)（二）掌握實(shí)現(xiàn)拉拔過(guò)程的條件拉拔過(guò)程是借助于在被加工金屬的前端施以拉力實(shí)現(xiàn)的，如果拉拔應(yīng)力過(guò)大，超過(guò)出?？谔幗饘俚那?qiáng)度，則可引起制品出現(xiàn)細(xì)頸、甚至拉斷。

2、因此，必須滿足：l = Pl /Fl < s式中l(wèi)作用在被拉金屬出?？跀嗝嫔系睦螒?yīng)力；Pl拉拔力；Fl被拉金屬出模口處斷面積；s金屬出模口后的屈服強(qiáng)度。對(duì)于有色金屬來(lái)說(shuō)，由于屈服強(qiáng)度不明顯，確定困難，加之在加工硬化后與其抗拉強(qiáng)度b相近，故亦可表示為：l < b被拉金屬出模口處的抗拉強(qiáng)度b與拉拔應(yīng)力l之比稱為安全系數(shù)K，即K=b / l所以，實(shí)現(xiàn)拉拔過(guò)程的必要條件是K>1。一般K在之間，即l =(0.7-0.5) b對(duì)鋼材來(lái)說(shuō)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)l =(0.8-0.9) b，安全系數(shù)。（三）熟悉拉拔時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)圖(1) 圓棒拉拔下圖（左）為圓棒拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形。當(dāng)在棒材前端施以拉力P

3、使之通過(guò)?？鬃冃螘r(shí)，受到模壁給予的壓力dN，方向垂直于模壁。金屬在?？字羞\(yùn)動(dòng)，將在接觸面上產(chǎn)生摩擦力dT，方向與金屬運(yùn)動(dòng)方向相反，摩擦力dT=fn dN。在上述力的作用下，變形區(qū)中的金屬絕大部分處于兩向壓、一向拉應(yīng)力狀態(tài)和兩向壓縮一向延伸變形狀態(tài)。在拉伸實(shí)心圓斷面制品時(shí)也是軸對(duì)稱問題，其徑向應(yīng)力r與周向應(yīng)力相等。應(yīng)力沿軸向的分布規(guī)律：軸向應(yīng)力l由變形區(qū)入口端向出口端逐漸增大，周向應(yīng)力及徑向應(yīng)力r則從變形區(qū)入口到出口逐漸減小。應(yīng)力沿徑向的分布規(guī)律：徑向應(yīng)力r與周向應(yīng)力由表面向中心逐漸減小，而軸向應(yīng)力l分布情況則相反，由表層到中心處逐漸增大。(2) 管材拉拔。與棒材拉拔最主要的區(qū)別是，失去軸對(duì)稱變

4、形的條件，因此變形不均勻性、附加剪切變形和應(yīng)力皆有所增加。下圖（右）是管材空拉時(shí)的變形力學(xué)圖。主應(yīng)力圖仍為兩向壓、一向拉的應(yīng)力狀態(tài)；主應(yīng)變圖則根據(jù)壁厚增加或減小，可以是兩向壓縮、一向延伸（壁厚減?。?，或一向壓縮、兩向延伸（壁厚增加）。主應(yīng)力l、r、在變形區(qū)內(nèi)軸向上的分布規(guī)律與圓棒拉伸時(shí)的相似，但在徑向上的分布規(guī)律則有較大差別：徑向應(yīng)力r在管子斷面上的分布是由外表面向中心逐漸減小，達(dá)管子內(nèi)表面時(shí)為零。這是因?yàn)楣茏觾?nèi)壁無(wú)任何支撐以建立起反作用力之故，管壁上實(shí)際為兩向應(yīng)力狀態(tài)。周向應(yīng)力的分布情況由于已是非軸對(duì)稱問題，與拉伸棒材時(shí)不同，而是由外表面向中心逐漸增大。因此，空拉管時(shí)，最大主應(yīng)力是l，最小主

5、應(yīng)力是，r居中。 （四）熟悉影響拉拔力的主要因素影響拉拔力的主要因素有材料的機(jī)械性能、變形程度、?？讕缀涡螤?、反拉力、摩擦與潤(rùn)滑、拉拔速度等等。(1) 材料機(jī)械性能。拉拔力與材料抗拉強(qiáng)度Rm成線性關(guān)系，隨Rm增大，拉拔力增加。(2) 變形程度。拉拔力與變形程度之間也存在近似的線性關(guān)系。(3) 模孔幾何形狀。影響拉拔力的有模子的錐角和定徑帶長(zhǎng)度。隨模角增大，拉拔應(yīng)力與屈服強(qiáng)度比值有一最小值，其相應(yīng)的模角叫合理模角。增加定徑帶長(zhǎng)度，由于接觸摩擦面增大而使拉拔力增加，但是可延長(zhǎng)模子使用壽命。(4) 反拉力。隨著反拉力Q值的增加，模子所受到的壓力Mq近似直線下降，拉伸力Pq逐漸增加。但是在反拉力達(dá)到臨界反拉力Qj值之前，對(duì)拉伸力并無(wú)影響。(5) 摩擦與潤(rùn)滑。拉拔時(shí)的摩擦條件對(duì)拉拔力的影響很大。潤(rùn)滑劑的性質(zhì)、潤(rùn)滑方式、模具材料以及模具和被拉拔材料的表面狀態(tài)對(duì)摩擦力的大小皆有影響。(6) 拉拔速度。速度不高的情況下，拉拔力隨著拉拔速度的增加而有所增大，繼續(xù)增加速度對(duì)拉拔力無(wú)大影響。（這是因?yàn)椋m然金屬的變形抗力隨著變形速度增加而增大，但變形熱將使變形區(qū)內(nèi)金屬變形抗力減小，同時(shí)，速度增加將有助于潤(rùn)滑劑帶入模孔減小拉拔力）(7) 振動(dòng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，拉拔時(shí)對(duì)拉伸工具（模子或芯頭）施以振動(dòng)可以顯著降低拉拔力。（五）掌握拉拔力的確