鋁管冷拉拔基礎(chǔ)

1、第一章 概述1 拉拔的一般概念1.1 拉拔的實(shí)質(zhì) 對(duì)金屬坯料施以拉力，使之通過?？滓垣@得與模孔截面尺寸、形狀相同的制品的塑性加工方法稱為拉拔。拉拔是管材、棒材、型材以及線材的主要生產(chǎn)方法之一。1.2 拉拔分類 按制品截面形狀，拉拔可分為實(shí)心材拉拔與空心材拉拔。1.2.1 實(shí)心材拉拔（略）1.2.2 空心材拉拔空心材拉拔主要包括圓管及異形管材的拉拔，對(duì)于空心材拉拔有如下幾種基本方法。(1) 空拉拉拔時(shí)，管坯內(nèi)部不放芯頭，即無芯頭拉拔，主要是以減少管坯的外徑為目的。拉拔后的管材壁厚一般會(huì)略有變化，壁厚或者增加，或者減小。經(jīng)多次空拉的管材，內(nèi)表面粗糙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋?？绽ㄟm用于小直徑管材、異形管

2、材、盤管拉拔以及減徑量很小的減徑與整形拉拔。（2）長(zhǎng)芯桿拉拔將管坯自由地套在表面拋光的芯桿上，使芯桿與管坯一起拉過?？?，以實(shí)現(xiàn)減徑和減壁，此法成為長(zhǎng)芯桿拉拔。芯桿的長(zhǎng)度應(yīng)略大于拉拔后管材的長(zhǎng)度。拉拔一道次之后，需要用脫管法或滾軋法取出芯桿。長(zhǎng)芯桿拉拔的特點(diǎn)是道次加工率較大， 可達(dá)63%，但由于需要準(zhǔn)備許多不同直徑的長(zhǎng)芯桿和增加脫管工序，通常在生產(chǎn)中很少采用，它適用于薄壁管材以及塑性較差的鎢、鉬管材的生產(chǎn)。（3）固定芯頭拉拔拉拔時(shí)將帶有芯頭的芯桿固定，管坯通過模孔實(shí)現(xiàn)減徑或減壁。固定芯頭拉拔的管材內(nèi)表面質(zhì)量比空拉的要好，此法在管材生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛， 但拉拔細(xì)管比較困難，而且不能生產(chǎn)長(zhǎng)管。（4）游

3、動(dòng)芯頭拉拔在拉拔過程中，芯頭不固定在芯桿上，而是靠本身的外形建立起來的力平衡被穩(wěn)定在?？字小Ｓ蝿?dòng)芯頭拉拔時(shí)管材拉拔較為先進(jìn)的一種方法，非常適用于長(zhǎng)管和盤管生產(chǎn)，對(duì)于提高拉拔生產(chǎn)率、成品率和管材內(nèi)表面質(zhì)量極為有利。但是與固定芯頭拉拔相比，游動(dòng)芯頭拉拔的難度較大，工藝條件和技術(shù)要求較高，配模有一定限制，故不可能完全取代固定芯頭拉拔。（5）頂管法頂管法又稱埃爾哈特法。將芯桿套入帶底的管坯中，操作時(shí)管坯連同芯桿一同由?？字许敵觯瑥亩鴮?duì)管坯進(jìn)行加工，在生產(chǎn)難熔金屬和貴金屬短管材時(shí)常用此種方法。它也適合于生產(chǎn)300400mm以上的大直徑管材。（6）擴(kuò)徑拉拔管坯通過擴(kuò)徑后，直徑增大，壁厚和長(zhǎng)度減小，這種方法

4、主要是由于受設(shè)備能力限制，不能生產(chǎn)大直徑的管材時(shí)采用。圖1 管材拉拔拉拔一般皆在冷狀態(tài)下進(jìn)行，但是對(duì)一些在常溫下強(qiáng)度高、塑性差的金屬材料，如某些合金鋼和鉬、鈹、鎢等，則采用溫拔和熱拔。此外，對(duì)于具有六方晶格的鋅、鎂合金，為了提高其塑性，也需采用溫拔。2 拉拔法的特點(diǎn)拉拔與其他壓力加工方法相比較具有以下特點(diǎn)。 拉拔制品的尺寸精確、表面光潔。 最適合于連續(xù)高速生產(chǎn)斷面非常小的長(zhǎng)的制品。銅、鋁線的直徑最細(xì)可達(dá)10m，而用特殊方法拉拔的不銹鋼絲最細(xì)可達(dá)0.5m。拉拔的管材的壁厚最薄可達(dá)0.5m。 拉拔生產(chǎn)的工具與設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。在一臺(tái)設(shè)備上可以生產(chǎn)多種規(guī)格和品種的制品。 坯料拉拔道次變形量和兩次退

5、火間的總變形量受到拉應(yīng)力的限制。一般道次斷面加工率在20%60%以下，過大的道次加工率將導(dǎo)致拉拔制品的尺寸、形狀不合格，甚至頻繁地被拉斷。這就使得拉拔道次、制作夾頭、退火及酸洗等工序繁多，成品率降低。3 拉拔歷史與發(fā)展趨向3.1 拉拔歷史拉拔具有悠久的歷史，在公元前2030世紀(jì)，就出現(xiàn)了把金塊錘鍛后，通過小孔，用手工拉制成細(xì)金絲，在同一時(shí)期發(fā)現(xiàn)了類似拉線模的東西。公元前1517世紀(jì)，在亞述、巴比倫、腓尼基等進(jìn)行了各種貴金屬的拉線，并把這些貴金屬線用于裝飾品。公元89世紀(jì)，能制成各種金屬線。公元12世紀(jì)，有鍛線工與拉線工之分，前者是通過錘鍛，后者是通過拉拔制線材，人們認(rèn)為就是從這個(gè)時(shí)候起確立了拉

6、拔加工。3.2 拉拔技術(shù)發(fā)展趨向根據(jù)拉拔技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，目前仍要圍繞下列問題展開研究。拉拔裝備的自動(dòng)化、連續(xù)化與高速化。擴(kuò)大產(chǎn)品的品種、規(guī)格，提高產(chǎn)品的精度，減少制品缺陷。提高拉拔工具的壽命。 新的潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑技術(shù)的研究。 發(fā)展新的拉拔技術(shù)與新的拉拔理論的研究，達(dá)到節(jié)能、節(jié)材、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的目的。 拉拔過程的優(yōu)化。第二章 拉拔基礎(chǔ)1 拉拔時(shí)的變形指數(shù) 拉拔時(shí)坯料發(fā)生變形，原始形狀和尺寸將改變。不過，金屬塑性加工過程中變形體的體積實(shí)際上是不變的。以FQ、LQ表示拉拔前金屬坯料的斷面積及長(zhǎng)度，F(xiàn)H、LH表示拉拔后金屬制品的斷面積和長(zhǎng)度。根據(jù)體積不變條件，可以得到主要變形指數(shù)和它們之間的關(guān)

7、系式。延伸系數(shù) 表示拉拔一道次后金屬材料的長(zhǎng)度增加的倍數(shù)或拉拔前后橫斷面的面積之比，即=LH/LQ= FQ /FH 相對(duì)加工率（斷面減縮率） 表示拉拔一道次后金屬材料橫斷面積縮小值與其原始值之比，即=（FQ - FH）/ FQ通常以百分?jǐn)?shù)表示。相對(duì)伸長(zhǎng)率 表示拉拔一道次后金屬材料長(zhǎng)度增量與原始長(zhǎng)度之比，即=（LH- LQ）/ LQ 通常也以百分?jǐn)?shù)表示。積分（對(duì)數(shù)）延伸系數(shù)i 這一指數(shù)等于拉拔道次前后金屬材料橫斷面積之比的自然對(duì)數(shù)，即i=（FQ/ FH）=拉拔時(shí)的變形指數(shù)之間的關(guān)系：=1/(1-)=1+=ei各變形指數(shù)之間的關(guān)系如下表所示。2 實(shí)現(xiàn)拉拔過程的基本條件與擠壓、軋制、鍛造等加工過程不

8、同，拉拔過程是借助于在被加工的金屬前端施以拉力實(shí)現(xiàn)的，此拉力稱為拉拔力。拉拔力與被拉金屬出?？谔幍臋M斷面積之比稱為單位拉拔力，即拉拔應(yīng)力，實(shí)際上拉拔應(yīng)力就是變形區(qū)末端的縱向應(yīng)力。拉拔應(yīng)力應(yīng)小于金屬出?？诘那?qiáng)度。如果拉拔應(yīng)力過大，超過金屬出模口的屈服強(qiáng)度，則可引起制品出現(xiàn)細(xì)頸，甚至拉斷。因此，拉拔時(shí)一定要遵守下列條件=式中 作用在被拉金屬出模口橫斷面上的拉拔應(yīng)力； 拉拔力；被拉金屬出?？跈M斷面積； 金屬出模口后的變形抗力。對(duì)有色金屬來說，由于變形抗力不明顯，確定困難，加之金屬在加工硬化后與其抗拉強(qiáng)度相近，故亦可表示為。被拉金屬出?？诤蟮目估瓘?qiáng)度與拉拔應(yīng)力之比稱為安全系數(shù)K，即K=所以，實(shí)現(xiàn)拉

9、拔過程的基本條件是K1，安全系數(shù)與被拉金屬的直徑、狀態(tài)（退火或硬化）以及變形條件（溫度、速度、反拉力等）有關(guān)。一般K在1.402.00之間，即=（0.70.5），如果K1.40、則由于加工率過大，可能出現(xiàn)斷頭、拉斷；當(dāng)2.00時(shí)，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)越大些。這是因?yàn)殡S著制品直徑的減小，壁厚的變薄，被拉金屬對(duì)表面微裂紋和其他缺陷以及設(shè)備的振動(dòng)，還有速度的突變等因素的敏感性增加，因而K值相應(yīng)增加。安全系數(shù)與制品品種、直徑的關(guān)系見下表。拉拔制品的品種安全系數(shù)厚壁管材、型材及棒材薄壁管材和型材K1.351.401.60第三章 拉拔工具拉拔工具主

10、要包括拉拔模和芯頭，它們直接和拉拔金屬接觸并使其發(fā)生變形。拉拔工具的材質(zhì)、幾何形狀和表面狀態(tài)對(duì)拉拔制品的質(zhì)量、成品率、道次加工率、能量消耗、生產(chǎn)效率及成本都有很大的影響。因此，正確地設(shè)計(jì)、制造拉拔工具，合理地選擇拉拔工具的材料時(shí)十分重要的。1 拉拔模1.1普通拉模1.1.1 模子的結(jié)構(gòu)與尺寸根據(jù)模孔縱斷面的形狀，可將普通拉模分為弧線形模和錐形模，如圖所示?；【€形模一般只用于細(xì)線的拉拔。拉拔管、棒、型及粗線時(shí)，普遍采用錐形模。錐形模的?？卓煞譃樗膫€(gè)帶，各個(gè)帶的作用和形狀如下。 （1）潤(rùn)滑帶（入口錐、潤(rùn)滑錐）潤(rùn)滑帶的作用是在拉拔時(shí)使?jié)櫥瑒┤菀走M(jìn)入?？?，減少拉拔過程中的摩擦，帶走金屬由于變形和摩擦產(chǎn)生的熱量，還可以防止劃傷坯料。（2）壓縮帶（壓縮錐）金屬在此段進(jìn)行塑性變形，并獲得所需的形狀與尺寸。壓縮帶的形狀有兩種：錐形和弧線形。為防止制品與?？撞煌漠a(chǎn)生壓縮帶以外的變形，壓縮帶長(zhǎng)度應(yīng)大于拉拔時(shí)變性區(qū)的長(zhǎng)度。（3）工作帶工作帶的作用是使制品獲得穩(wěn)定而精確的形狀與尺寸。工作帶