金屬擠壓與拉拔工藝學(xué)復(fù)習(xí)題

1、金屬擠壓與拉拔工藝學(xué)復(fù)習(xí)題一、名詞解釋1脫皮擠壓：在擠壓過程中，把錠坯表層金屬被擠壓墊片切離而滯留在擠壓筒內(nèi)的擠壓方法，稱為脫皮擠壓。2正向擠壓：擠壓時金屬制品的流出方向與擠壓桿的運動方向相同的擠壓方法，也稱直接擠壓。3反向擠壓：擠壓時金屬制品的流出方向與擠壓桿的運動方向相反的擠壓方法，也稱間接擠壓。4側(cè)向擠壓：擠壓時金屬制品的流出方向與擠壓桿的運動方向成直角的擠壓方法，又稱橫向擠壓。5層狀組織：所謂層狀組織，也稱片狀組織，其特征是制品在折斷后，呈現(xiàn)出與木質(zhì)相似的斷口，分層的斷口表面凹凸不平，并帶有布狀裂紋，分層的方向與擠壓制品軸向平行，是擠壓制品的一種組織缺陷。6擠壓效應(yīng)：擠壓制品與其他加工

2、制品（如軋制、拉伸和鍛造等）經(jīng)相同的熱處理后前者的強度比后者高，而塑性比后者低。這一效應(yīng)是擠壓制品所特有的特征，故稱擠壓效應(yīng)。7擠壓比：擠壓比等于擠壓筒的橫截面積與制品的橫截面積之比。8擠壓力：擠壓力就是擠壓桿通過墊片作用在被擠壓錠坯上使金屬從模孔流出來的壓力。9擠壓應(yīng)力：擠壓力除以墊片的斷面積，又稱單位擠壓力。10拉拔：對金屬坯料施以拉力，使之通過?？滓垣@得與?？捉孛娉叽?，形狀相同的制品的塑性加工方法稱之為拉拔。11拉拔力：為實現(xiàn)拉拔過程，作用在模出口加工材料上的外力稱為拉拔力。12死區(qū)：擠壓筒內(nèi)存在的前端難變形區(qū)，即擠壓筒和模子端面交界的角落處。13模角：模角是指模的軸線與其工作端面間所構(gòu)

3、成的夾角。14空拉：拉拔時管坯內(nèi)部不放芯頭即無芯頭拉拔。通過?？缀蠊懿耐鈴綔p小，管壁發(fā)生變化（變厚、變薄、不變）的管材拉拔工藝。15比周長：是指把型材假想分成幾部分后，每部分面積上的外周長與該面積的比值。16殘余應(yīng)力：外力撤銷后，材料內(nèi)部存在的平衡應(yīng)力。17延伸系數(shù)：分別為坯料和制品的面積；分別為坯料和制品的長度。18加工率（斷面收縮率）：分別為坯料和制品的面積。延伸系數(shù)與加工率的關(guān)系：。二、簡答題1如何實現(xiàn)脫皮擠壓？當(dāng)擠壓墊片比擠壓筒的內(nèi)徑小24mm，在擠壓過程中即可實現(xiàn)脫皮。2擠壓速度與擠壓流出速度有什么區(qū)別和聯(lián)系？區(qū)別：擠壓速度是指擠壓機主柱塞運動速度，也就是擠壓桿與墊片前進的速度，擠壓

4、流出速度是指金屬流出?？椎乃俣取Ｂ?lián)系：擠壓速度與擠壓流出速度的關(guān)系是，由此可知，當(dāng)擠壓速度一定時，變形程度越大，流出速度就越大。3什么是粗晶環(huán)？產(chǎn)生的機理是什么？危害是什么？粗晶環(huán)是擠壓制品周邊上形成的環(huán)狀粗大晶粒區(qū)域。根據(jù)粗晶環(huán)出現(xiàn)的時間，可將其分為兩類：第一類是在擠壓過程中即已形成的粗晶環(huán)，這類粗晶環(huán)形成的原因是由于模子形狀約束與外摩擦的作用造成金屬流動不均勻，外層金屬所承受的變形程度比內(nèi)層大，晶粒受到劇烈的剪切變形，晶格發(fā)生嚴(yán)重的畸變，從而使外層金屬再結(jié)晶溫度低，發(fā)生再結(jié)晶并長大，形成粗晶組織。第二類粗晶環(huán)是在擠壓制品的熱處理過程中形成的，這類粗晶環(huán)的形成原因除與不均勻變形有關(guān)外，還與合

5、金中含Mn、Cr等可提高再結(jié)晶溫度的元素有關(guān)，并形成化合物阻止晶粒長大，因此擠壓后的鋁合金制品外層呈現(xiàn)細(xì)晶組織。在淬火加熱時由于溫度高，析出的第二相質(zhì)點又重新溶解，使阻礙晶粒長大的作用消失，此時，一次再結(jié)晶的一些晶粒開始吞并周圍的晶粒迅速長大，析出粗晶環(huán)。（減少或消除粗晶環(huán)的最根本方法包括兩個方面：盡可能減少擠壓時的不均勻變形 控制再結(jié)晶的進行。）危害：使制品的力學(xué)性能降低。4正向擠壓實心棒材產(chǎn)生裂紋的原因是什么？如何消除？P39、40裂紋的產(chǎn)生于金屬在擠壓時的受力情況有直接關(guān)系。由于外摩擦力的作用使坯料表面的流動受到阻礙，則產(chǎn)生金屬的不均勻變形，在棒材內(nèi)層金屬流速大于外層金屬流速，從而使外層

6、金屬受到拉副應(yīng)力作用，在內(nèi)層則受到壓副應(yīng)力作用。這種拉副應(yīng)力的產(chǎn)生就會在擠壓過程中助長裂紋的形成。當(dāng)有裂紋發(fā)生時，在最尖的裂紋角落里發(fā)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象，因而更增加了裂紋的深度。消除裂紋的措施：1.在允許的條件下采用潤滑劑、錐模等來減小不均勻變形。2.采取合理的速度溫度規(guī)程，使金屬在變形區(qū)內(nèi)具有較高的塑性。一般說來擠壓溫度高，則擠壓速度要慢；擠壓溫度低，則擠壓速度適當(dāng)增大。5何謂擠壓縮尾？有幾種？產(chǎn)生的機理是什么？消除的措施是什么？P4042擠壓縮尾也稱擠壓縮孔，是在擠壓過程中鑄錠表面的氧化物、油污臟物及其他表面缺陷進入制品內(nèi)部或出現(xiàn)在制品的表皮層，而形成漏斗狀、環(huán)狀、半環(huán)狀的氣孔或疏松狀態(tài)的缺

7、陷。根據(jù)縮尾在制品中的分布位置可分為中心縮尾、環(huán)形縮尾、皮下縮尾三類。減少擠壓縮尾的措施：1.留壓余，壓余的厚度一般為錠坯直徑的10%30%。2.脫皮擠壓。3.控制工藝條件。6擠壓力的影響因素有哪些？1.坯料長度：正向擠壓：L增大，擠壓力增大。反向擠壓L的大小對擠壓力無影響。 2.摩擦：外摩擦對擠壓金屬流動具有極大的影響。一般來講，隨著外摩擦增加，金屬流動不均勻程度增加，金屬與擠壓筒、擠壓模表面之間的摩擦阻力增加，從而使擠壓力增加。3.擠壓溫度：變形溫度通過影響金屬變形抗力而影響擠壓力，隨著溫度的升高，變形抗力降低，擠壓力降低。4.變形程度：隨著變形程度增大擠壓力增加。 5.擠壓速度：是通過對

8、金屬的變形抗力的變化來影響擠壓力的。冷擠壓時，擠壓速度對擠壓力的影響較小。熱擠壓時，通常隨擠壓速度增加，擠壓力增加。（熱擠壓時，金屬在變形過程中產(chǎn)生的硬化可以通過再結(jié)晶軟化，但這需要充分的時間，當(dāng)擠壓速度增加時，軟化來不及進行，導(dǎo)致變形抗力增加，使擠壓力增加。）（變形速率增加，擠壓前期：單位時間變形量增加，擠壓力增大。擠壓后期：產(chǎn)生變形熱，溫降慢，擠壓力降低。） 6.模角：模角由0°改變到90°之間，在45°-65°范圍內(nèi)擠壓力最小。7.擠壓方式7什么是拉拔配模？分為哪幾類？拉拔配模就是根據(jù)成品的要求和坯料的尺寸來確定拉拔道次及各道次所需模孔形狀、尺寸的

9、工作。拉拔配模分為單模拉拔配模和多模拉拔配模。8為什么在拉拔模入口處，往往過早出現(xiàn)環(huán)形溝槽？模具入口斷面處,模具呈環(huán)狀磨損,且磨損較快,往往過早地出現(xiàn)環(huán)形溝槽。9擠壓的特點都有哪些？擠壓是在三向壓應(yīng)力作用下成型的。擠壓的優(yōu)點：提高金屬材料的變形能力提高材料的接合性金屬材料與工具的密合性高；擠壓的缺點：工具與錠坯接觸面的單位壓力高擠壓時錠坯在工具內(nèi)需要封閉金屬的廢料損失大，制品的組織、性能沿軸向和斷面上不均勻。擠壓時金屬流動分為幾個階段？各階段擠壓力是如何變化的？10什么是死區(qū)？它的作用是什么？死區(qū)是指在擠壓過程中位于擠壓筒與擠壓模交界處金屬不發(fā)生塑性變形的區(qū)域，也稱前端彈性變形區(qū)。作用：雜質(zhì)存

10、留在死區(qū)使擠壓出的產(chǎn)品表面質(zhì)量好。11什么是模角？模角最佳的范圍是多少，為什么？模角是指模的軸線與其工作端面間所構(gòu)成的夾角。錐模的最佳模角為45°60°，在此范圍內(nèi)的擠壓力較小。12實現(xiàn)拉拔過程的基本條件是什么？（ 拉拔應(yīng)力應(yīng)小于金屬出?？诘那姸?。式中作用在被拉金屬出?？跈M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?？诤蟮淖冃慰沽Α＃┍焕饘俪瞿？诘目估瓘姸扰c拉拔應(yīng)力之比稱為安全系數(shù)K，即，所以實現(xiàn)拉拔過程的基本條件是，一般K在1.402.00之間。13影響拉拔力的因素？1材料性質(zhì) 2拉拔的工藝參數(shù)（溫度、速度、變形程度）3拉拔速度：在低速（5m/min以

11、下）拉拔時，拉拔應(yīng)力隨著拉拔速度的增加而有所增加。當(dāng)速度增加到650m/min時，拉拔應(yīng)力下降，繼續(xù)增加拉拔速度而拉拔應(yīng)力變化不大。 4 模角 6°9° 5摩擦力 一般情況下摩擦力越大，拉拔力越大。對于襯拉摩擦力越大，拉拔力越小 6反拉力：反拉力與以下兩個因素有關(guān)（1）被拉金屬的彈性極限；（2）與材料的預(yù)變形程度 7振動14分析圓棒材拉拔時應(yīng)力與變形？應(yīng)力：兩向壓一向拉 應(yīng)變：軸向拉伸，徑向、周向壓縮。周邊層的實際變形大于中心層15空拉時管壁如何變化？空拉時壁厚變化的影響因素？管壁厚度在變形區(qū)內(nèi)的變化是由模子入口處壁厚開始增加，達(dá)到最大值后開始減薄，到模子出口處減薄最大。管

12、子最終壁厚取決于增壁與減壁幅度的大小。影響因素：1.管坯的相對壁厚S/D（S壁厚；D外徑）。D相同，S增大，使金屬流向中心的阻力越大，增壁不易實現(xiàn)。S相同，D增大，使金屬流向中心的阻力變小，增壁容易實現(xiàn)。D/S=3.67.6 管壁不變；D/S<3.6 管壁減??；D/S>7.6 管壁增厚。2.材質(zhì)與狀態(tài)影響。3.道次加工率與加工道次的影響。4.潤滑條件、模子幾何參數(shù)及拉拔速度的影響。16為什么擠壓可以充分發(fā)揮金屬的塑性？擠壓是三向壓應(yīng)力。17什么是擠壓？擠壓方法分幾類？擠壓是采用擠壓桿（或凸模）將放在擠壓筒（或凹模）內(nèi)的坯料壓出?？谆蛄魅胩囟ǖ目紫抖尚偷乃苄图庸し椒ā０唇饘倭鲃蛹白?/p>

13、形特征分類，有正向擠壓、反向擠壓、側(cè)向擠壓及連續(xù)擠壓。擠壓按坯料溫度區(qū)分有熱擠壓、冷擠壓和溫擠壓3種。18什么是熱擠壓、溫擠壓與冷擠壓？應(yīng)用的范圍是什么？熱擠壓就是將金屬材料加熱到熱鍛成形溫度進行擠壓，即在擠壓前將坯料加熱到金屬的再結(jié)晶溫度以上的某個溫度下進行的擠壓。溫擠壓就是溫度低于再結(jié)晶溫度而高于回復(fù)溫度時的擠壓。冷擠壓就是把金屬毛坯放在冷擠壓模腔中，在室溫下，通過壓力機上固定的凸模向毛坯施加壓力，使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形而制得零件的加工方法。在冶金工業(yè)系統(tǒng)主要應(yīng)用熱擠壓，通常稱擠壓，機械工業(yè)主要應(yīng)用冷擠壓與溫擠壓。19擠壓時金屬流動分幾個階段？各階段擠壓力是如何變化的？擠壓時金屬流動可分為

14、三個階段：1填充（開始）擠壓階段：金屬受擠壓軸的壓力后，首先充滿擠壓筒與?？?，擠壓力直線上升。2基本（平流）擠壓階段：從金屬開始流出?？椎秸D壓過程即將結(jié)束時為止。(在此階段，筒內(nèi)的錠坯一般來說，其內(nèi)部與外部金屬之間基本上不發(fā)生交錯流動，錠坯的外層金屬流出?？缀笕栽谥破返耐鈱佣粫鞯街破返闹行?。在擠壓時，錠坯任一橫斷面上的金屬質(zhì)點皆以同一速度或一定的速度差進入變形區(qū)壓縮錐。靠近墊片和模子角落處的金屬不流動，形成難變形區(qū)。)正擠壓的擠壓力隨著錠坯長度的減小而直線下降。3紊流（終了）擠壓階段：在此階段，錠坯的外層金屬向其中心劇烈流動，同時兩個難變形區(qū)中的金屬也向?？琢鲃?，形成擠壓所特有的缺陷“

15、擠壓縮尾”。擠壓力重新開始上升，此時應(yīng)結(jié)束擠壓操作。見圖20影響金屬擠壓流動的因素1摩擦：潤滑使摩擦下降、2金屬強度、3溫度：溫度升高導(dǎo)熱性降低、4工具形狀：模角60°65°、5變形程度與擠壓速度21擠壓工具主要由幾部分構(gòu)成？擠壓工具主要有：擠壓模、擠壓桿、穿孔針、擠壓墊片及擠壓筒等。22擠壓筒為什么是多層結(jié)構(gòu)？擠壓筒作成多層結(jié)構(gòu)的原因是使筒壁中的應(yīng)力分布均勻，降低應(yīng)力峰值。23如何確定擠壓筒的尺寸？擠壓筒的尺寸根據(jù)擠壓機的噸位和作用在擠壓墊片上的單位壓力確定。擠壓筒的最大內(nèi)徑應(yīng)保證墊片上的單位壓力不低于金屬的變形抗力。擠壓筒的最小內(nèi)徑應(yīng)保證工具的強度。擠壓筒的外徑一般是擠

16、壓筒內(nèi)徑的45倍。24工作帶有什么作用？確定工作帶長短的原則是什么？工作帶為什么不能過長，也不能過短？工作帶（定徑帶）是用以獲得制品尺寸和保證制品表面質(zhì)量的關(guān)鍵部分。工作帶的長短直接影響制品的質(zhì)量，若工作帶過短，則模子易磨損，制品的現(xiàn)狀不易保證；若工作帶過長，在其上易粘結(jié)金屬，使制品表面產(chǎn)生劃傷、毛刺和麻面等缺陷。而且擠壓力增大。25多孔模設(shè)計時，模孔的布置原則是什么？為什么不能過分靠近模子的邊緣或中心部位？為了使每個?？字械慕饘倭魉傧嗟?，應(yīng)將?？撞贾迷谝粋€同心圓上，并使互相間的孔距相等；不宜將?？装仓玫倪^分靠近模子邊緣。因為這樣會降低擠壓模強度，導(dǎo)致死區(qū)金屬流出，惡化制品表面質(zhì)量，出現(xiàn)起皮、

17、分層等。但也不能將?？装仓玫倪^分靠近模子中心。這樣都會由于內(nèi)、外側(cè)供應(yīng)的金屬量不同而引起制品彎曲甚至出現(xiàn)裂紋。26模角對產(chǎn)品質(zhì)量的影響如何？模角大而死區(qū)大還是??？模角大死區(qū)大，制品的表面質(zhì)量較好；模角小死區(qū)小，錠坯表面的氧化皮、臟物、雜質(zhì)易擠入制品。27確定錠坯尺寸的原則是什么？擠壓比如何確定？原則：1.產(chǎn)品工藝、技術(shù)要求；2.尺寸直徑、變形程度（擠壓比）；3.工具強度、設(shè)備能力；4.間隙 錠坯尺寸 （1）棒材（2） 管材式中：d擠制品的直徑，mm；d1穿孔針的直徑，mm。）選擇擠壓比時應(yīng)考慮合金塑性、產(chǎn)品性能以及設(shè)備能力等因素。但在實際生產(chǎn)中主要考慮擠壓工具的強度和擠壓機允許的最大壓力。（為

18、了獲得均勻和較高的力學(xué)性能，應(yīng)盡量選用大的擠壓比進行擠壓，一般要求：一次擠壓的棒、型材 >10；鍛造用毛坯 >5；二次擠壓用毛坯 可不限。）28拉拔的特點是什么？1.表面質(zhì)量好；2.工具和設(shè)備簡單；3.可連續(xù)高速生產(chǎn)小規(guī)格長制品；4.受安全系數(shù)K的限制，道次變形量小，簡單斷面型材也難一次成形。29說明紊流擠壓階段擠壓力上升的原因？擠壓后期金屬徑向流動增加，另外金屬溫度較低，變形抗力升高，塑性降低，若擠壓繼續(xù)進行，擠壓力就得升高。（一般擠壓結(jié)束階段應(yīng)留有壓余。）30拉拔的類型有幾種？普通模拉拔 輥模拉拔 空拉（減徑拉拔） 襯拉（1.長芯桿拉拔2.固定短芯頭拉拔3.游動芯頭拉拔4.頂管

19、法拉拔5擴徑拉拔）31分析空拉時能明顯糾正管子偏心的原因；為什么襯拉糾正管子偏心不明顯？偏心管坯空拉時，假定在同一圓周上徑向壓應(yīng)力均勻分布，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，在薄壁處要先發(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，厚壁處受附加拉應(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，壁厚增加的也越大，薄壁處在作用下逐漸增厚，使整個斷面上的管壁趨于一致。襯拉時徑向壓力N使值變大，妨礙了壁厚的調(diào)整。32

20、分析固定短芯頭拉拔，有時管子表面上出現(xiàn)“竹節(jié)”的原因。（長的芯桿在自重作用下易產(chǎn)生彎曲，芯桿在?？字须y以固定在正確位置上。同時，）長的芯桿在拉拔時彈性伸長量較大易引起“跳車”而在管子上出現(xiàn)“竹節(jié)”的缺陷。33畫出普通錐形拉拔模的示意圖，并說明拉拔模各部分的作用？潤滑帶（入口錐、潤滑錐）的作用是在拉拔時使?jié)櫥瑒┤菀走M入模孔，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。壓縮帶（壓縮錐）的作用是金屬在此段進行塑性變形，并獲得所需的形狀與尺寸。工作帶（定徑帶）的作用是使制品獲得穩(wěn)定而精確的形狀與尺寸。出口帶的作用是防止金屬出?？讜r被劃傷和模子定徑帶出口端因受力而引起的剝

21、落。潤滑帶；壓縮帶；工作帶；出口帶。34什么是正向擠壓、反向擠壓與側(cè)向擠壓？各有什么特點？正向擠壓（直接擠壓）：擠壓時金屬制品的流出方向與擠壓桿的運動方向相同的擠壓方法。反向擠壓（間接擠壓）：擠壓時金屬制品的流出方向與擠壓桿的運動方向相反的擠壓方法。側(cè)向擠壓（橫向擠壓）：擠壓時金屬制品的流出方向與擠壓桿的運動方向成直角的擠壓方法。正向擠壓特點：擠壓過程中擠壓筒與金屬坯料間的摩擦力大，消耗能量多，金屬變形不均勻。壓余多。模具更換簡單方便，制品表面質(zhì)量好。反向擠壓特點：擠壓制品與模具存在摩擦，但摩擦很小，變形較均勻。壓余小。擠壓力比較小，制品尺寸受擠壓桿限制。側(cè)向擠壓特點：擠壓模與錠坯軸線成90&

22、#176;，使制品縱向力學(xué)性能差異最小。變形程度大，擠壓比可達(dá)100，制品強度高。要求模具和工具具有高的強度及剛度。35網(wǎng)格說明金屬流動的特點？以圓棒正向擠壓為例 P22 圖29大部分坐標(biāo)線網(wǎng)在擠壓后都有較大的彎曲，變形極不均勻且網(wǎng)格存在畸變。橫向坐標(biāo)線的變化：1.擠壓部分的橫向坐標(biāo)線彎曲較大。原因：擠壓筒、模與金屬表面之間存在摩擦力。2.外層金屬變形滯后于中心部分變形。3.彎曲程度由棒材的前端往后端逐漸增加，當(dāng)?shù)揭欢ㄎ恢脮r趨于穩(wěn)定不變?？v向坐標(biāo)線的變化：在進?？兹肟谔幤矫媲昂偷竭_(dá)?？壮隹谔幤矫媲鞍l(fā)生方向相反的兩次彎曲，最后又重新平行于?？纵S線，其彎曲角度由中心層向外層逐漸增加。在擠壓筒內(nèi)的金屬存在著兩個難變形區(qū)。一是位于擠壓筒和模子端面交界的角落處，叫前端難變形區(qū)（死區(qū)），二是位于墊片處的后端難變形區(qū)。死區(qū)與塑性流動區(qū)交界處存在著強烈滑移區(qū)。36為什么要有填充擠壓階段？如何確定填充系數(shù)？填充擠壓時金屬能否流入模孔？擠壓時為了便于把錠坯放入擠壓