金属塑性加工——拉拔篇思考题

1、v1.0可编辑可修改拉拔篇思考题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、塑性较差的鸨、铝管材

2、。E.顶管法：适用于大直径管材。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（ri=R/Fi<若>（rs,缩颈；若< er s,拉断。K= crb/ crl >1, K=o被拉金属出口的抗拉强度b b与拉拔应力（T l之比称为安全系数K。实现拉拔 过程的必要条件为：K> 1。（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（T 1=。如果K<,则由于加工率过大，可能出现断头、拉断；K>2,则表示道次加工率不够大，未能

3、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，变形状态，以及应力分布规律。答：（1）棒材拉拔：应力状态：两压（T r、（T 0 ）、一拉（T l ）。变形状态：两压（£ r、£ e） 一拉（£ l）。应力分布规律：1）应力沿轴向的分布：轴向应力（T l由变形区入口端向出口端逐渐增大，即 （TlrCblch；周向应力（T e及径向应力（T r则 从变形区入口段到出口端逐渐减小， 即 CT 8r> CT 8 ch,和 CT rr > CT rch o2）应力沿轴向的分布：周向应力。e及径向应力（T r

4、由表面向中心逐渐减小， 即cr ew/> cr en和er rw> er rn ;而轴向应力c> l分布情况恰好相反，中心处的轴 向应力（T l大，表面的（T l小，即（T lw< （T ln。（2）管材空拉：应力状态：两压(CT r、be) 拉(T l )。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CT l、(T r、CT e在轴向上分布与圆棒材拉拔时相似，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(7 r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 be的分布规律则是由 管子外表面向内表面逐渐增大

5、，即 CT eW< CT en。4 .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缩或为零，主要 取决于(T r- (T mrj (其中 m m=( a l+ r+ e) /3 )。(rr>( M+ (T e)/2时，则(T r为正，管壁增厚；当 er r- er m=0 亦即 er r= ( c) l+ cr e )/2 时，则 cr r- c> m =0,管壁厚不

6、变；(T r>(rl+ (T e)/2 时，则(T r- (T m<0,管壁变薄。5 .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b均匀分布，则在不同的壁厚处产生的周向压应力（T e将会不同，厚壁处的（T e小于薄壁处的b e。因 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，（Te值越大

7、，壁厚增加得也越大，薄壁处在° e作用下逐渐增厚，使整个断面上管壁趋于均匀 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/D0：D0一定时，S4 , SJ; $ 一定时，DT , S"B.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, （T l T,增壁空拉增壁幅度减 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D.润滑条件、模子几何参数及拉拔速度。润滑差，LdT , MT,增壁空拉过程增壁量；, 减壁空拉过程减壁幅度7.推导流动芯头拉拔的稳定性条件，如不符合此条件，会出

8、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：IZNsin - 1-IZTicos 3 1-2*0EN (sin % i-fcos % i) =ET2由于N>0 和 12T2>0故 sin % i-fcos %i>0tan % i>tan BA. %i>(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 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 i< % ,即游动芯头的锥角0c i小于或等 于拉模的

9、模角口,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汇T2方向相反的推力之前，使芯头向模子出口方 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(Pi69)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.辐矫。b.拉矫。

10、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，P。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,巳 寿命。D,反拉力对拉拔力的影响。QQg临界反拉力)，P基本不变；QQg P。加Q l , r, fr ,寿命。E.摩擦与润

11、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。V<5m/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。8. 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。一般模孔可分为四个 带，即润滑带、压缩带、定径带、出口带。如右

12、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）保护定径带不被破坏。LIVLchDw（1k）D1 1

13、模子外形尺寸：D160mrftf, k 取 13; D160mrftf, 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犯上；壁厚压下量与外径减缩率可分别达到 70%口 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，一些零部件易损坏，而且维护和保养麻烦。B.轧辐 孔型块

14、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 .轧梢展开后的工作段有哪几部分组成答：孔型轧梢：A.空载送料段B.转料段轧制工作段：11 :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；Vxd0时为中性线，金属与轧梢无滑 动。（注：Va梢底速度；Vb梢口速度；Vj机架速度；Vm属流动速度）。A.机架进程：设Vj方向为正，Vj与VmL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