“金属塑性加工技术”复习思考题-2014学生版答案.pdf

金属塑性加工技术复习思考题2014 1、名词解释： （1）连续挤压：（P8）一种无凸模挤压。利用凹模腔壁与毛坯表面间 的摩擦力作为动力，使材料受压通过凹模口而成形，由于凹模是作旋转 运动，因而只要保证在模腔施加足够的驱动力，即可使该过程连续进 行。 （2）集束拉拔：P15是将两根以上断面为圆形或异型的坯料同时通过 圆的或异型孔的模子进行拉拔，以获得特殊形状的异型材的一种加工方 法 （3）闭式模锻：P220又称无飞边模锻。即在成形过程中模膛是封闭 的，分模面间隙是常数。 （4）液态模锻：P15将一定量的液态金属倒入金属模膛，随后在压力的 作用下，使处于熔融或半熔融状态的金属液发生流动并凝固成形，同时 伴有少量塑性变形，从而获得毛坯或零件的加工方法。 （5）脱皮挤压：P112；将锭坯的表层金属留在挤压筒内的挤压方法。 是在生产黄铜棒材和铝青铜棒材时常用的一种挤压方法。 （6）爆炸成形：P26；爆炸成形时利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大 的化学能对金属坯料进行加工的高能率成形方法。 （7）精密模锻：P17；精密模锻是一种效率高而又精密的压力加工方 法，模锻件尺寸与成品零件尺寸很接近，因而可以实现少切削或者无切 削加工。 （8）拉深系数：P242；拉深系数m是以拉深后坯料的直径d与拉深前坯 料D直径之比表示。拉深系数m表示拉深前后坯料（工序件）直径的变 化率。m愈小，说明拉深变化程度愈大，相反，变形程度愈小。 （9）挤压效应：P120；挤压效应是指某些铝合金挤压制品与其他加工 制品（如轧制、拉拔和锻造等）经相同的热处理后，前者强度比后者 高，而塑性比后者低。 （10）轧制变形区：P31；轧制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域称 为轧制变形区。 （11）轧制接触角：P31；轧件与轧辊的接触弧所对应的圆心角。 （12）最小可轧厚度：P50；指在一定的轧制条件下（轧辊直径、轧制 张力、轧制速度、摩擦条件等不变的情况下），无论怎样调节辊缝或反 复轧制多少道次，轧件不能再轧薄了的极限厚度。 （13）反向挤压：P108；金属制品的流动方向与挤压杆的运动方向相反 的挤压方法。 （14）轧制压力：P51；是指轧件给轧辊的合力的垂直分量。亦即指用 测压仪在压下螺丝下面测得的总压力。 （15）轧制负荷图：P75；指一个轧制周期内，主电机轴上的力矩随时 间而变化的负荷图。 （16）旋压：P21；旋压成形是利用旋压机和模具以一定的速度共同旋 转，并在滚轮的作用下使坯料在与滚轮接触的部位上产生局部变形，获 得空心回转体零件的加工方法。 （17）孔型系：P168；金属由粗的锭坯变为细的线杆，必须在其截面的 各个方向上进行压缩，故需一系列不同形状和尺寸的孔型由大到小由粗 到细逐次轧制，这一系列孔型称为孔型系。 （18）填充系数：P105；挤压筒内孔横截面积与锭坯的横截面积之比。 （19）开式模锻：P217；开式模锻即有飞边的模锻。在锻造的过程中， 飞边可保证金属流入孔内充满模腔，最后，多余的金属由飞边流出。 （20）AGC系统：P84；板带材厚度自动控制系统时通过测厚仪、辊缝 仪、测压头等传感器，对带材实际轧出厚度连续而精确地检测，并根据 实测值与给定值的偏差，借助于控制回路或计算机的功能程序，快速改 变压下位置调整辊缝，或调整张力和速度，把厚度控制在允许范围内的 自动控制系统，简称AGC系统。 （21）轧机刚度：P76。轧机刚度是指该轧机抵抗轧制压力引起弹性变 形的能力，又称轧机模数。 （22）连铸连轧：指金属在一条作业线上连续通过溶化、铸造、轧制、剪切及 卷曲等工序而获得板带或线杆坯料的生产方法。 （23）连续铸轧：指金属在一台机组上连续实现结晶凝固和热轧变形的 先进加工技术。 （24）Y型轧制：使用3个间距120度分布的锥形轧辊对轧件进行轧制，其中轧 辊绕轧件公转从而使它们的内表面成一个锥形变形区。 （25）软垫镦粗：（P204）热镦粗低塑性锻件时，在工具和锻件之间放置一块 不低于坯料温度的软金属垫板，使锻件不直接接受到工具的 作用，利用软垫较低的变形抗力和主动摩擦力，使锻件获得 更加均匀的变形。 2、变形力学分析： （1）穿孔热挤压铜管的过程中，穿孔针的受力受热分析。（P114） 穿孔时其整体受强烈的压应力作用；同时受到金属流动产生的轴向 摩擦力作用，使整体受拉应力；而外表与高温铜锭直接接触，温度急剧 升高，而内壁受水冷。一个挤压道次结束后，又采用水冷方式对其外表 面进行剧烈冷却。在急冷急热的工作状态下，穿孔针容易产生龟裂、变 形、弯曲等缺陷。 （2）游动芯头拉拔管材时芯头稳定的力学条件。（P135-136） 两个稳定条件： 1、1，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 的摩擦角； 2、1，即游动芯头的锥角小于或等于拉模的模角. （3）分析线材拉拔时反拉力的作用。（P140） 随着反拉力的增加，模子所受到的压力近似直线下降，拉拔力逐渐增 加。但是在反拉力达到临界反拉力之前，反拉力不仅不会提高拉拔力， 反而有利于拉拔，可以在不增大拉拔力和不减小道次加工率的情况下减 小模具入口处金属对模壁的压力磨损，从而延长了模具的寿命。 （4）分析采用实心锭穿孔挤压圆棒时的稳态挤压力的组成。 （P114） 为了实现塑性变形作用在挤压垫上的力Rs，为了克服挤压筒壁上的摩擦 力作用在挤压垫上的力Tt，为了克服塑性变形区压缩锥面上的摩擦力作 用在挤压垫上的力Tzh，为了克服挤压模工作带壁上的摩擦力作用在挤 压垫上的力Tg。 （5）根据板料冲裁力计算式分析减小冲裁力的措施。（P231） P=kF=kLt F为冲切断面积，P为冲裁力，为材料抗剪切强度，k为系数。 1）加热冲裁：材料加热后，抗剪强度大大降低，从而可降低冲裁力。 2） 阶梯凸模冲裁：在多凸模冲模中，将凸模做成不同的高度，呈阶梯 型布置，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低总的冲裁力 3） 斜刃模具冲裁：斜刃冲裁时，整个刃口不是同时切入板料，剪切面 积减小，因而可降低冲裁力。 （6）简析轧机传动力矩的组成。（P69） 轧制时主电动机轴上输出的传动力矩，主要用于克服如下四个方面的阻 力矩： 轧制力矩M，空转力矩M0，附加摩擦力矩Mf，动力矩Md。 轧制时主电动机轴上输出的传动力矩： 其中i为由主电动机到轧辊过的减速比，i=电机转数/轧辊转数 （7）平辊轧制的咬入条件和稳态轧制条件。（P35-36） 自然咬入条件：，当时，轧件不能自然咬入，此时可实行强迫咬 入。 稳态轧制条件：。 其中为咬入角，指开始咬入时轧件和轧辊最先接触的点与两轧辊中心 连线所构成的圆心角；为摩擦角，根据物理概念，为正压力与合力的 夹角 3、简答简析： （1）举例：复合成形技术（如铸轧、辊锻、铸挤、液态锻造等） （2）举例：短流程生产新技术（如铸轧法生产纯铜管、连续铸轧法生 产铝带坯、铜带“连铸带坯+冷轧开坯”技术、“连铸+连挤”生产铝管、铝 型材在线淬火（T5）等） （3）举例：连续化生产技术（如连续挤压、连铸连轧、盘拉技术、联 合拉拔等） （4）简析：反向挤压的特点（P6） 反挤压时的金属流动方向与挤压轴的运动方向相反，其特点是除靠近模 孔附近处之外，金属与挤压筒内壁间无相对滑动，故无摩擦。反挤这一 特点使之与正挤相比具有所需压力小，制品尺寸精度高，力学性能均 匀，组织均匀，挤压速度高，成品率和生产率高等优点。 （5）简答：有哪些方法可以制备铜包铝双金属复合线材？（P201） 1.将铜带和铝杆在孔型中热轧结合，再剥去飞边和进行拉制。 2.将铜带弯卷成直缝管的同时，把铝杆包在其中，然后氩弧焊焊合管 缝，再进行拉制。 3.将铜板包裹的铝锭进行静液挤压。 （6）简析：解释软垫镦粗可降低鼓形的机理。（P204） 由于软垫的变形抗力较低，优先变形并拉着锻件径向流动，导致锻件的 侧面内凹。当继续镦粗时，软垫直径增大，厚度变薄，温度降低，变形 抗力增大，镦粗变形便集中到锻件上，使侧面内凹消失，呈现圆柱形。 再进行镦粗时，可获得高度不大的鼓形。 （7）简析：减小板材弯曲件回弹量的措施。（P236-237） 1.改进弯曲件设计和合理选材。改进弯曲件结构，如在弯曲件变形处压 制加强筋，可使回弹角减少，并提高弯曲件的刚度。对于 一些硬材 料，弯曲前采用退火处理也可减少回弹。 2.校正法。在弯曲终了时，对板料施加一定的校正压力，迫使弯曲处内 层金属产生切向拉伸应变。 3.补偿法。补偿法是消除弯曲件回弹的最简单方法。根据弯曲件的回弹 趋势和回弹量大小，修正凸模或凹模工作部分形状和尺寸，使零件的回 弹量得到补偿。 4.拉弯法。板料在拉力作用下进行弯曲，使整个板料剖面上都作用有拉 应力。卸载后，因内、外层纤维的回弹趋势相互抵消，从而可减少回弹 量。 （8）简答：金属板料冲压成形的主要缺陷。 拉裂、起皱、制耳、毛刺、表面划痕、回弹引起的几何精度问题。 （9）简答：比较管材三种衬拉方法的特点。（P134-135） 固定芯头拉拔：管子内部的芯头固定不动，接触摩擦面积比空拉和拉棒 材时的都大，故道次加工率较小，管材内表面质量比空拉的好，变形比 较均匀。 长芯杆拉拔：应力与变形状态与固定端芯头基本相同。芯杆作用与管内 表面的摩擦力方向与拉拔方向一致，摩擦力有助于减少拉拔力，道次加 工率大。 游动芯头拉拔：在拉拔时，芯头不固定，依靠自身的形状和芯头与管子 接触面间的力平衡使之保持在变形区中。适用于长管和盘管生产，对提 高拉拔生产率、成品率和管材内表面质量极为有利 （10）简析：超塑性成形的特点。（P20） 超塑性是指金属或合金在特定条件下，即低的形变速率、一定的变形温 度和均匀的细晶粒度，其相对延伸率超过100%的特性。超塑性状态下的 金属在拉拔变形过程中不产生颈缩现象，有着极高的延伸率，变形应力 可比常态下的金属的变形应力降低几十倍。超塑性材料在变形过程中没 有或者只有很小的应变硬化现象，所以超塑性材料易于加工，流动性和 填充性好，可以进行多种方式成形。 （11）简析：金属塑性加工产品质量的内涵。 1.化学成分2.内部组织结构3.材料性能（力学性能、物理性能、腐蚀性 能、加工性能等）4.精度（尺寸精度、形状精度、表面精度） （12）简答：确定挤压锭坯长度应考虑的问题。（P123）【提示：区 分穿孔挤压和无穿孔挤压；区分定尺产品和不定尺产品】 对于穿孔挤压，若锭坯太长，穿孔针在锭坯内停留时间过长，导致穿孔 针软化，容易折断，应采取快速短锭的方法进行挤压，有利于提高穿孔 针寿命。 对于定尺产品，应考虑压余量的大小及切头尾所需的金属量，使得挤出 长度切头切尾后是定尺的倍数，不至于浪费材料。对于不定尺产品，常 用较长的并已规格化的铸造，无需计算铸锭的长度。 （13）板料冲压性评价方法。 单向拉伸实验，弯曲实验，拉楔实验，杯突实验，双向拉伸实验。 （14）前滑和后滑的定义；影响前滑的因素；二者对于轧制过程有何影 响？（P44-47） 1）定义：前滑：轧件的出口速度大于该处轧辊圆周速度的现象 后滑：轧件的入口速度小于入口断面上轧辊水平速度的现象 2） 因素：1.轧辊直径，轧辊直径越大，前滑值越大2.摩擦系数，摩擦 系数越大，前滑值越大3.轧件厚度，轧件厚度越小，前滑值越大4.张 力，前张力增大，前滑值增大，后张力增大，后滑区增大，前滑减小5. 加工率，前滑随道次加工率增大而增加6.轧件宽度，轧件宽度减小相对 宽展量增加，前滑减小。 3）对轧制过程的影响：轧制过程中的张力调整，连轧过程中保持各机 架之间的速度协调，热轧机的轧辊与辊道的速度匹配，都必须考虑前滑 值的大小。前滑或后滑增加，则延伸系数增加。 （15）影响轧制宽展的主要因素。（P49） 1.加工率。随加工率增大，宽展量增大。2.轧辊直径。宽展随辊径增 加而增加。3.轧件宽度。随轧件宽度增加，宽展开始是增加的，但当轧 件宽度达到一定值时后，反而有所减小。4.摩擦。宽展随摩擦系数增加 而增加。5.张力。无论是前张力还是后张力都使宽展减小。6.外端。外 端的存在使宽展减小。 （16）冷轧过程中张力的主要作用。（P92） 1.降低单位压力和总的轧制压力。前张力使轧制力矩减少，后张力使 轧制力矩增加。当前张力大于后张力时，能减轻主电机负荷。 2.调整张力能控制带材厚度。 3.调整张力可以控制板型。 4.防止带材跑偏，保证轧制稳定。 5.张力为增大卷中，提高轧制速度，创造了有利条件。 （17）锻件质量及检查方法。 外观质量（形状、尺寸、表面状态）和内部质量（成分、宏微观组 织、性能），破坏性检查和无损检测。 （18）生产过程中要轧制更薄的板材需采取那些措施？ （P90） 生产中想要轧制更薄的板带材，应该减少工作辊直径，采用高效率的工 艺润滑剂，适当加大张力，采取中间退火消除加工硬化减小金属的实际 变形抗力，提高轧机刚度，有效的减小轧机弹跳量以及轧辊的弹性压 扁。此外，在表面质量允许的情况下，还可以采用两张或多张叠合轧 制。高强度合金还可以采用包覆轧制，即将轧件上下表面包覆一层塑性 好、抗力低的金属，因为塑性好的金属变形大，它作用给中层硬金属的 拉应力促使其变形而进一步轧薄，或用异步轧制及新型摆式轧机等方 法，得到更薄轧件。 （19）两辊式周期性冷轧管（皮尔格轧管）轧制过程的四个阶段。 （P154） 1.管料送进 2.进程轧制 3.转动管料和芯棒 4.回程轧制 （20）与平辊轧制相比，孔型轧制有何特点？ 1.沿轧件的宽度上压缩不均匀，其变形更加复杂。 2.孔型侧壁斜度的影响作用，即主要通过改变横向变形阻力影响宽 展，平辊轧制时，横向变形阻力仅为轴向上的外摩擦力，而在孔型中轧 制时还与孔型侧壁上的正压力有关，从而影响到轧件的纵横变形比。 3.轧件与轧辊接触的非同时性使变形区长度沿轧件宽度是变化的。 4.轧制时速度差对宽展有影响。 （21）何谓孔型的侧壁斜度？其意义是什么？ 连接槽底与槽顶的线段与轧辊轴线的夹角，便于轧件脱槽，有利于延 长轧辊寿命。 （22）孔型轧制的三种宽展。（P172） 自由宽展，限制宽展，强迫宽展。 （23）简述上引法生产铜杆坯的技术原理。（P178） 将一外表面进行水冷的管状石墨模，下端垂直地插入熔融的铜水中， 使铜水在模内凝固，将凝固的铜从管状石墨模的上端不断引出。石墨模 内腔的形状和尺寸，便是铸杆的形状和尺寸。 （24）影响线材拉拔力的因素有哪些？基本影响规律如何？(P182- 184) 1）工件的材质：工件越硬，拉拔力越大； 2）变形程度：随着变形程度增加，拉拔力增大； 3）模角和定径区长：模角过大，在几何上增大了模壁对工件的运动阻 力，而模角过小，则增大了工件与模壁的接触面积，都使拉力增大。随 模角的变化，拉力存在一个最小值，其相应的模角称为最佳模角；定径 长度增加会增大拉力； 4）工件截面形状：工件截面越复杂，拉力越大； 5）摩擦与润滑：金属与工具之间的摩擦系数越大，拉拔力越大； 6）反拉力：反拉力增大，拉拔力增加，但在反拉力达到临界反拉力之 前，对拉拔力并无影响； 7）振动：在拉拔时对拉拔工具（模具或芯头）施以振动可以显著地降 低拉拔力。 （25）串连式连轧轧件堆、拉的原因及其调节方法？（P173） 原因：当V1出V2进，则两机架间的活套将越长越大，为轧件的堆积状 态；V1出V2进，则两机架间的轧件将越绷越紧，为拉状态。 方法：1）调整前机架或后机架的速度，从而调节了轧件的速度，使V1出 =V2进， 2） 调整辊缝，改变轧件截面积：如减小F2，因为V2出与轧机速度基本 相同并维持不变，这样降低了V2进，V1出=V2进。 （26）轧辊的弹性压扁对于轧制力矩有何影响？（P32-34） 简单轧制时，M r1=Mr2=Pa （a为力臂） 轧辊弹性压扁后，变形区长度增加，轧件给轧辊的合压力作用点向 出口方向移动，力臂a与未压扁时不同，且平均单位压力增加，该轧制 力矩增大。在这种情况下，轧制力的计算必须考虑轧辊的弹性压扁。将 轧制压力P用接触面积及平均单位压力表示，且考虑轧辊压扁时，作用 在两个轧辊上的轧制力矩为： （27）热轧过程的冷却润滑剂有哪些作用？（P90） 1.减少摩擦，降低能耗； 2.冷却轧辊，控制辊型，改善板形； 3.防止粘辊，改善产品表面质量； 4.减少辊面磨损及龟裂，增加轧辊使用寿命。 （28）轧机的弹跳方程和轧制弹塑性曲线。（P73-74） 轧机的弹跳方程：h=s0+P/k 其中，h为轧件轧出厚度，s0为轧辊原始辊缝，P为轧制压力，k为轧 机的刚度系数。 轧制的弹塑性曲线是轧机的弹性曲线和轧件的塑形曲线的总称。即把 它们画在一个图表上表示两者相互关系的曲线，也称PH曲线。 （29）简述影响板带厚度控制的因素及控制方法。（P82-84） 影响纵向厚度的主要因素有：坯料尺寸与性能，轧制速度、张力、润滑 等轧制工艺条件，以及轧机刚度等。 板厚控制原理：指轧制过程中，不管轧件的塑性曲线如何变化，也不管 轧机的弹性曲线怎样变化，总要使它们交到等厚轧制线上，就可以得到 厚度恒定的板带产品。 板厚控制方法：1）调整压下改变轧缝 2）调整张力 3）调整轧制 速度 （30）板带材的板形缺陷。（P92） 波浪：双边波浪、单边波浪、中间波浪、双侧波浪 弯曲：侧弯，向下翘曲。 （31）板形自动控制系统的组成。（P110） 检测部分：对板形精度进行检测，取得准确的板形信号。 执行部分：实现板形自动控制，控制板形的手段有液压弯辊、DC- WRB、TDC、HC、FFC等。 控制部分：根据工艺条件和板形信号比较、运算，发出合理的指令对 执行机构进行调整。 （32）简述双金属复合方法。（P80） 挤压包覆、轧制复合，电镀复合、热浸复合、包覆焊接+套管拉拔、爆 炸复合等方法。 4、综合分析： （1）综述金属塑性加工技术的发展趋势。（P2） 1.计算机技术的运用 1）塑性成形过程的数值模拟。2）塑性成形过程的控制与检测。 2.先进成形技术的开发和应用 1）精密塑性成形技术2）复合工艺和组合工艺 3.塑性成形设备及生产自动化 1）塑性成形设备2）塑性成形的自动化 3） 超大吨位挤压设备 4） 4.配套技术的发展 1）模具生产技术2）坯料加热方法3）大规格锭坯的熔炼铸造方法 （2）分析金属塑性成形工序与铸造、热处理工序的关联性。 首先，金属塑性加工总是离不开铸造工序，例如连续铸轧技术就是将铸 造和热轧两道工序合在一道工序完成。连铸连轧，连铸连挤就是将铸造 和热轧或挤压设计在一条连续化线上完成；铸锭的性能对塑性加工性能 有直接影响，塑性加工产品的很多缺陷都源于铸造时的冶金缺陷；其 次，金属塑性加工总是离不开热处理工序，例如，可通过铸锭的均匀化 热处理改善铸锭的质量从而提高金属塑性加工性能与产品的质量，又如 在塑性加工过程中需要穿插退火工艺，使加工硬化的金属软化，以提高 加工性能。 （3）对铝型材挤压模具的认识：（答题要点） 模具分类：实心平面模、分流组合模、舌型模、叉架模； 模具结构：模孔、工作带、分流空、分流桥、焊合室、空 刀、导流孔、阻流块等； 模具材料及热处理：H13钢；淬火+2-3次回火+氮化处理； 模具技术是铝型材生产的核心技术。挤压模具的结构与尺寸 直接决定铝型材的形状与尺寸精度；模具的结构设计直接决 定挤压过程的实现与否；模具的使用寿命显著影响生产效 率。 挤压模具设计的基本准则是：在保证模具强度和结构刚度的 前提下，尽可能使挤出模口的各部分金属纵向流动速度趋于 一致。不平衡的挤出速度将引起型材产生弯曲、扭曲、开裂 等问题，严重时将发生堵模，使挤压过程无法实现。 挤压模具设计要诀：孔随形走，避焊定桥，预配流量，定径 微调。 挤压模具的使用寿命一直是困扰工程技术人员的重大难 题；“零试模”技术受到型材生产企业的普遍关注。 基于CAE技术的铝型材挤压模具辅助设计方法是现代模具工 业的重要发展方向。 （4）对塑性加工的连续化、短流程新技术的认识：（答题要点） 意义：节能降耗、环保、提高生产效率、降低生产成本、减 少劳动力等； 举例：连铸连轧、连续铸轧、连铸+连轧、T5铝型材、1+4热 连轧、电解铝水+铸造、盘拉、联合拉拔、无酸洗铜管加工 等。（简要分析各例的技术要点） A连铸连轧：是指金属在一条作业线上连续通过熔化、铸造、轧 制、剪切及卷起等工序而获得板带坯料的生产方法。特点：近终 成形，工艺简单、设备减少、生产线短、省去粗轧及部分精轧、 生产周期缩短、节约能源、成材率平均提高10%以上。 B连续铸轧：将熔融金属由高温陶瓷导入内部通有冷却水的旋转 两轧辊的辊缝间，直接以轧辊作为结晶器，一边凝固一边轧制， 直接获得20mm以下至几mm的薄带坯的生产方法，又称为无锭轧 制。特点：后续加工中不必进行热轧，大量节约能源。 C联拉：联合拉拔机将拉拔、矫直、切断、抛光和探伤组成在 一起形成一个机列，机械化、自动化程度高，生产周期短，可 大大提高制品的质量和生产效率。 （5）比较6063-T5和6061-T6铝型材生产工艺流程。 6063-T5: 熔炼 铸造（实心锭） 均匀化处理 挤压 人工时效 切定尺 拉伸矫直 在线淬火 表面处理 检验入库 【特点：采用在线淬火工艺，型材挤出模口的温度必须达到合金的 固溶温度；后续无离线固溶淬火工序，只需要人工时效。该工艺缩 短了工艺流程，显著降低生产成本，提高生产效率。】 6061-T6： 熔炼 铸造（实心锭） 均匀化处理 挤压 人工时效 切定尺 拉伸矫直 表面处理 检验入库 固溶淬火 【特点：采用离线固溶和淬火工艺，后续再进行人工时效。该工艺 流程较长，因此生产成本较高，生产效率较低。】 （6）试画出采用挤压法生产9.4mm0.8mm H80M黄铜管的工艺流 程图。若挤压时采用215mm的实心锭，挤压筒内径为220mm，挤出管 坯为60mm8mm。试计算该工序的挤压比。 工艺流程图： 熔炼 铸造（实心锭） 热穿孔挤压 冷轧 拉拔 退火+酸洗 拉拔 退火 成品退火 检验入库 （7）试分析铜管冷拉变形过程中的弹塑性共存现象及可能引起的问 题。 解析：铜管冷拉成形过程中的“弹塑性共存”包括三层含义：（1）在 产生塑性变形的区域，总的变形量中包括弹性变形和塑性变形；（2） 已拉过模具的铜管部分仍然承受拉拔力，发生弹性变形，而该拉拔力又 使模具中的铜管产生塑性变形；（3）拉拔过程中铜管的塑性变形与工 模具的弹性变形共存。 “弹塑性共存”的现象存在于所有塑性加工过程，对加工精度和工模具 设计有重要影响。对于铜管冷拉变形，因为拉拔力由已变形部分传递给后 段铜管，因此变形结束时整个铜管（弹性变形状态）卸载的瞬间，弹性变 形的恢复将对设备和工模具产生很大的冲击，所以在操作时要特别注意； 因为模具中的变形体总的变形中包含了弹性变形，卸载后这部分弹性变形 恢复，将引起内外径尺寸和长度的变化，所以模具设计时必须考虑这种弹 性补偿；模具在工作应力下发生弹性变形，径向尺寸稍有增大，这将使铜 管内外径精度产生误差，因此模具设计和工艺配模时应予以考虑。 （8）铜板热轧开坯时“张嘴”现象是如何产生的？为消除这种缺陷 应采取哪些工艺措？ 原因：热轧开坯变形不深透，即产生表面变形，轧件表层和中心层 因变形不均产生的不同附加应力：中心层受附加拉应力作用，当出现粘 辊时，就产生“张嘴”现象。 措施：1.加强冷却润滑防止粘辊； 2.中间道次加大压下量，防止表面变形严重； 3.及时换辊或磨辊； 4.人为增加外端作用，如铸锭头部呈圆弧形； 5.提高铸锭质量。 （9）举出5个改善咬入的措施。 1.减小咬入角的措施： 1）采用大辊径轧辊； 2）轧件前端做成锥形或圆弧形； 3）咬入时辊缝调大，稳定轧制过程建立后，可减小辊缝，加大压下 量，即带负荷压下，充分利用咬入后的剩余摩擦力； 4）给轧件施以顺轧件方向的水平力实现强迫咬入。 2.增加摩擦系数改善咬入的措施 1）在粗轧机轧辊上打砂或粗磨，以增加摩擦系数； 2）咬入时不加或少加润滑剂，或喷洒煤油等涩性油剂，以增加咬入时 的摩擦系数； 3）低速咬入时，以增加咬入时的摩擦系数，再高速稳定轧制； 4）热轧加热温度要适宜。在保证产品质量的前提下，温度高，轧件表 面氧化皮可起润滑作用，从而降低摩擦系数。轧件温度过低，表面硬度 大，摩擦系数也较小。 （10）采用带一定凸度的一对冷轧辊，轧制有一定凸度的轧件，试 简要分析可能产生的结果。 轧件横向厚度偏差降低；因轧件中部压下率大，纵向延伸多，而两 边压下率较小，纵向延伸小。由于整体性限制，将在轧件中部引起纵向 附加压应力，两边引起纵向附加附加拉应力，因此可能产生中部起浪的 现象，甚至中部开裂的结果。 （11）冷拉铜管的最终产品性能控制方法。 如图所示，若H62黄铜管成品的力学性能要求为：抗拉强度 b520MPa，伸长率1010%。 试设计成品性能控制工艺。 解：冷拉铜管的最终产品性能控制主要有成品退火 和控制最终变形程度这两种方法。 通过控制退火温度、保温时间等参数，可以使产品 达到不同的力学性能指标。但由于退火前的冷变形过 程影响因素复杂，采用成品退火的技术方法往往不容 易控制产品的最终性能。 因此，实际生产中一般建议采用控制最终变形程 度的方法来达到产品的最终性能。该技术方法的操作 要点是：在达到成品尺寸之前对管坯进行完全退火， 退火之后再根据成品性能进行适量冷拉变形。其中预 留的冷变形量需要按照相关数据图表，并结合生产经 验来确定。 a b 例如，图中显示了H62完全退火之后的 的力学性能与后续冷变形量之间的关系。根据 成品力学性能的要求，抗拉强度b520MPa， 因此在b=520MPa的位置画一条横线，交强度 曲线于a点；要求伸长率1010%，于是在 10=10%位置画另一条横线，交塑性曲线于b点。 过a、b两点分别画两条与横坐标垂直的竖线，与 横坐标的交点（19%和23%）就是最终冷变形率 的控制范围。可见，对于题中H62黄铜管的最终 性能控制，可采取的工艺方法为：完全退火之后， 再施加19%-23%的冷拉变形，既达到成品尺寸， 也达到成品性能要求。 （12）TP2紫铜板热轧过程中，某道次的轧制条件为：轧制前板厚 50mm，宽600mm，长3120mm；轧制后板厚37.5mm，宽610mm；轧辊 直径850mm。 （1）试计算该道次的绝对压下量、道次压下率、变形区长度和延伸 系数。 （2）试写出该铜板从160mm轧到12mm的9道次完整热轧压下制度 （必须包含5037.5的这一道次）。 （3）写出由12mm冷轧到5mm的压下制度。 解：（1）绝对压下量：h=H-h=12.5mm 道次压下率：=h/H*100%=25% 变形区长度：l（R*h）=72.98mm 延伸系数：=FH/Fh=（H*BH）/（h*Bh）=1.31 （2）160120805037.528.5221714 12 （3）1297.26.35.65 (a) (b) (c) 题4（13）图 （13）如图所示为板料冲裁模具间隙示意图。 试比较冲裁模间隙对冲裁力和冲裁件断口毛刺的影响。 图中（a）模具间隙太小，因此冲裁力大，但工件毛刺短； （c）模具间隙太大，冲裁时有撕裂过程，因此冲裁力 较大，而工件毛刺长。（b）模具间隙合适，冲裁力较小， 工件毛刺也较短。 题4（14）图 （14）如图所示为一种管材拉拔方法，通常称为什么方法？ 试写出其稳定拉拔的条件。 这是游头芯头拉拔。 其稳定拉拔条件： 1、1，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 的摩擦角； 2、1，即游动芯头的锥角小于或等于拉模的模角. 5、填空题 （1）根据轧辊的配置、轧辊的运动特点和产品的形状，轧制可分为纵 轧、横轧、斜轧三类。（P9） （2）简单轧制几何变形区的主要参数有：接触角、变形长度、变形区 几何形状系数。（P31） （3）稳定轧制过程中，中性角、接触角和摩擦角之间的关系式为： （P39） （4）自由锻的基本工序包括 镦粗 、 拔长 、 冲孔 、 扩孔、弯 曲 等。（P16） （5）采用自由锻冲孔的方法通常包括 实心冲子冲孔 、 在垫环上冲 孔 和 空心冲子冲孔 。（P208） （6）孔型轧制时宽展类型分为 自由宽展 、限制宽展 、 强迫宽展 3 种。（P172） （7）正向挤压时，锭坯的尺寸为120mm，挤压筒内径125mm，挤压 杆的推进速度为8mm/s；采用双孔模挤压截面面积为625mm2的铝型 材，则镦挤阶段的填充系数为 1.085 ，型材挤出模孔的速度为 78.5 mm/s。 （8）挤压缩尾有 中心缩尾 、环形缩尾 、 皮下缩尾 3种方式。 （P111） （9）“Y”型孔型（三角孔型）的特征参数主要有 尺寸参数 、 形状参 数 和 面积参数 。（P170） （10）挤压过程中，变形材料的温度是一个变化的量，产生温升的热 量主要来自塑性变形热 和 摩擦热 ，挤压速度越快，产生的温升越 高 （高/低）。 （11）减少或消除粗晶环最根本的方法是应该围绕两个方面采取措 施： 降低不均匀变形 控制再结晶过程 。 （12）热轧板宽展的组成包括： 滑动宽展 、 翻平宽展 和鼓形宽 展。 （13）对于同一轧件，轧件出口速度Vh，轧件入口速度VH，中性 角速度V，轧机线速度V，四者之间的大小关系是： VHVVVh (V=V*cos) 。 （14）轧辊的主要结构包括： 辊身 、 辊颈 和辊头。 （15）简单轧制变形区分为 几何变形区 和 非接触变形区 。 （16）轧制弹塑性曲线是 轧件的塑形曲线 和 轧机弹性曲线 的总 称。 （17）板厚自动控制AGC系统主要包括 厚度测量装置 、 执行机 构 和计算机回路控制系统三大部分。 （18）一般情况下薄轧件的侧边呈显为 单鼓 形，厚轧件侧边呈 双 鼓 形。 （19）板厚控制的的三种方法： 调整压下 、调整压力 和调整轧制 速度。 （20）如图可知，轧制时随着相对压下量的增大，宽展B 增加 题5（20）图 （增加/降低）；随着摩擦系数f的增加，宽展B 增加 （增加/降 低）。 （21）板带材生产的方法可分为 块式 法和 带式 法。 （22）冷轧中间坯料退火是为了消除加工硬化，提高 合金的 塑性 ，降低 变形抗力 ，以利于继续冷轧。 （23）冷轧板带最终产品性能的控制方法主要有两种： 成品退 火 ； 控制最终变形程度 。 （24）板带材的拉弯矫直就是将 辊式矫平 法和 拉伸矫平 法组合 应用的一种先进矫平方法。 （25）如图所示，可以推断，轧机弹性曲线A对应的轧机的刚度系 数KA 小于 （大于/小于）A对应的轧机的刚度系数KA；轧件塑性曲线 B对应的张力比B对应的张力 小 （大/小）。 （26）图示为冷轧板带纵向板厚控制原理。预期轧件由H的厚度冷 轧到h1的厚度，因摩擦条件（或张力）的变化，轧件塑形曲线发生变 化，由B变化成B，于是在其它参数不变的情况下，轧出厚度为