擠壓與拉拔復(fù)習(xí)題(大校)

1、概念題：1、 拉拔：在外力作用下，迫使金屬坯料通過?？祝垣@得相應(yīng)形狀、尺寸的制品的塑性加工方法。2、 擠壓：就是對放在容器（擠壓筒）內(nèi)的金屬錠坯從一端施加外力，強(qiáng)迫其從特定的?？字辛鞒?，獲得所需要的斷面形狀和尺寸的制品的一種塑性成型方法。3、擠壓縮尾：擠壓快要結(jié)束時，由于金屬的徑向流動及環(huán)流，錠坯表面的氧化物、潤滑劑及污物、氣泡、偏析榴、裂紋等缺陷進(jìn)入制品內(nèi)部，具有一定規(guī)律的破壞制品組織連續(xù)性、致密性的缺陷。4、死區(qū)：在基本擠壓階段，位于擠壓筒與模子端面交界處的金屬，基本上不發(fā)生塑性變形，故稱為死區(qū)。5、粗晶環(huán)：許多合金（特別是鋁合金）熱擠壓制品，經(jīng)熱處理后，經(jīng)常會形成異常大的晶粒，這種粗大

2、晶粒在制品中的分布通常是不均勻的,多數(shù)情況下呈環(huán)狀分布在制品斷面的周邊上，故稱為粗晶環(huán)。6、殘余應(yīng)力：由于變形不均，在拉拔結(jié)束、外力去除后殘留在制品中的應(yīng)力。7、粗化：許多合金（特別是鋁合金）熱擠壓制品，經(jīng)熱處理后，經(jīng)常會形成異常大的晶粒，比臨界變形后熱處理所形成的再結(jié)晶晶粒大得多，晶粒的這種異常長大過程稱為粗化。8、帶滑動多模連續(xù)拉拔配模的必要條件：當(dāng)?shù)趎道次以后的總延伸系數(shù)nk大于收線盤與第n個絞盤圓周線速度之比 kn，才能保證成品模磨損后不等式un> vn仍然成立，保證拉拔過程的正常進(jìn)行。9、帶滑動多模連續(xù)拉拔配模的充分條件：任一道次的延伸系數(shù)應(yīng)大于相鄰兩個絞盤的速比。10、擠壓效

3、應(yīng)：某些高合金化、并含有過渡族元素的鋁合金（如2A11、2A12、6A02、2A14、7A04等）擠壓制品，經(jīng)過同一熱處理（淬火與時效）后，其縱向上的抗拉強(qiáng)度比其他加工（軋制、拉拔、鍛造）制品的高，而伸長率較低，這種現(xiàn)象稱為擠壓效應(yīng)。簡述題：1、影響管材空拉時的壁厚變化的因素有那些？各是如何影響的？2、擠壓縮尾有那幾種形式，其產(chǎn)生原因各是什么？3、錐形拉拔?？子赡菐撞糠謽?gòu)成，各部分的主要作用是什么？4、對于存在著偏心的管坯，通過安排適當(dāng)?shù)来蔚目绽涂梢允蛊淦牡玫郊m正。請問：（1）空拉為什么能夠糾正管材的偏心？（2）采用固定短芯棒拉拔時，在一定程度上也能夠糾正管材的偏心，這是為什么？5、擠壓效

4、應(yīng)產(chǎn)生的主要原因是什么？影響擠壓效應(yīng)的因素有那些方面？6、擠壓機(jī)的主要工具有哪些，各自的主要作用是什么？7、什么是殘余應(yīng)力？畫圖說明圓棒材拉拔制品中殘余應(yīng)力的分布及產(chǎn)生原因。8、簡述在擠壓過程中，影響擠壓力的主要因素？9、在擠壓過程中，試詳細(xì)闡述影響金屬流動的因素？10、產(chǎn)生粗晶環(huán)的主要原因是什么？粗晶環(huán)對制品力學(xué)性能有何影響？1、 正、反向擠壓時的主要特征是什么？正向擠壓：特征：變形金屬與擠壓筒壁之間有相對運(yùn)動，二者之間有很大的滑動摩擦。引起擠壓力增大；使金屬變形流動不均勻，導(dǎo)致組織性能不均勻；限制了擠壓速度提高；加速工模具的磨損。反向擠壓：特征：變形金屬與擠壓筒壁之間無相對運(yùn)動，二者之間無

5、外摩擦。2、 什么是死區(qū)？死區(qū)的產(chǎn)生原因是什么？死區(qū)概念：在基本擠壓階段，位于擠壓筒與模子端面交界處的金屬，基本上不發(fā)生塑性變形，故稱為死區(qū)。死區(qū)產(chǎn)生原因：a、強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，金屬不容易達(dá)到屈服條件；b、受工具冷卻，s增大；c、摩擦阻力大。3、擠壓縮尾的形式及產(chǎn)生原因，減少擠壓縮尾的措施。三種：中心縮尾、環(huán)形縮尾、皮下縮尾（1）中心縮尾：終了擠壓階段后期，筒內(nèi)剩余的錠坯高度較小，整個擠壓筒內(nèi)的剩余金屬處于紊流狀態(tài)，且隨著錠坯高度的不斷減小，金屬徑向流動速度不斷增加，以用來補(bǔ)充錠坯中心部位金屬的短缺，于是錠坯后端表面的氧化物、油污等易集聚到錠坯的中心部位，進(jìn)入制品內(nèi)部；而且隨著擠壓的進(jìn)一步

6、進(jìn)行，徑向流動的金屬無法滿足中心部位的短缺，于是在制品中心部位出現(xiàn)了漏斗狀的空缺，即中心縮尾。（2）環(huán)形縮尾：擠壓過程中，錠坯表面層帶有氧化物、偏析物、各種表面缺陷及污物的金屬，由于受到擠壓筒壁的摩擦作用，其流動滯后于皮下金屬，被隨后到來的擠壓墊向前推進(jìn)而堆積在擠壓墊與擠壓筒的角落部位。隨著擠壓過程進(jìn)行，堆積在這個角落部位中帶有各種缺陷和污物的金屬會越來越多。到了擠壓過程末期，當(dāng)中間部位金屬供應(yīng)不足，邊部金屬開始發(fā)生徑向流動時，這部分金屬將沿著擠壓墊前端的后端難變形區(qū)的邊界流入制品中，形成環(huán)形狀的縮尾。（3）皮下縮尾：終了擠壓階段，當(dāng)死區(qū)與塑性流動區(qū)界面因劇烈滑移使金屬受到很大剪切變形而斷裂時

7、，表面層帶有氧化物、偏析物、各種表面缺陷及污物的金屬，會沿著斷裂面流出，與此同時，由于擠壓筒內(nèi)剩余錠坯的長度很小，死區(qū)金屬也逐漸流出?？装苍谥破返谋砻嫔希纬善は驴s尾或外成層。如果死區(qū)金屬流出較少，不能完全將這些帶有各種缺陷和污物的金屬包覆住，則形成起皮。減少擠壓縮尾的措施（1）對錠坯表面進(jìn)行機(jī)械加工車皮。（2）采用熱剝皮擠壓。（3）采用脫皮擠壓，（4）進(jìn)行不完全擠壓留壓余。（5）保持?jǐn)D壓墊工作面的清潔，減少錠坯尾部徑向流動的可能性。4、擠壓機(jī)的分類？什么是單動式擠壓機(jī)、復(fù)動式擠壓機(jī)？各自的主要用途是什么？按傳動類型:分液壓和機(jī)械傳動兩大類按總體結(jié)構(gòu)形式:分為臥式和立式擠壓機(jī)兩大類按其用途和

8、結(jié)構(gòu):分為型棒擠壓機(jī)和管棒擠壓機(jī)，或者稱為單動式擠壓機(jī)和復(fù)動式擠壓機(jī)單動式擠壓機(jī)：無獨(dú)立穿孔系統(tǒng)。適合用實心錠擠壓型材、棒材，用組合模擠壓空心型材。使用隨動針和空心錠也可以擠壓無縫管材。雙動式擠壓機(jī)：具有獨(dú)立穿孔系統(tǒng)。適合于用空心錠或?qū)嵭腻V擠壓無縫管材。采用實心錠也可以擠壓型、棒材。5、擠壓機(jī)的主要工具有哪些，各自的主要作用是什么？1) 主要擠壓工具:§ 擠壓模用于生產(chǎn)所需要的形狀、尺寸的制品。§ 穿孔針（芯棒）對實心錠進(jìn)行穿孔或用空心錠生產(chǎn)管材。§ 擠壓墊防止高溫金屬與擠壓桿直接接觸，并防止金屬倒流。§ 擠壓桿用于傳遞主柱塞壓力。§ 擠壓筒用

9、于容納高溫錠坯。2) 輔助工具: 模墊、模支承、模座（壓型嘴、模子滑架）、擋環(huán)（支承環(huán)）、針支承、針接手、導(dǎo)路等。6、模孔工作帶的作用是什么？確定工作帶長度的原則是什么？作用：穩(wěn)定制品尺寸和保證制品表面質(zhì)量。工作帶長度的確定原則：最小長度應(yīng)按照擠壓時能保證制品斷面尺寸的穩(wěn)定性和工作帶的耐磨性來確定，一般最短1.53mm。最大長度應(yīng)按照擠壓時金屬與工作帶的最大有效接觸長度來確定。鋁合金一般最長不超過1520mm。7、 擠壓過程中，影響金屬流動的因素有哪些？（1）接觸摩擦及潤滑的影響：1）摩擦越大，不均勻流動越大；2）潤滑可減少摩擦，減少金屬流動不均，并可以防止工具粘金屬。（2）錠坯與工具溫度的影

10、響：1）錠坯本身溫度：溫度高，強(qiáng)度低，流動不均。 2）錠坯斷面上的溫度分布：加熱的不均勻性;工具的冷卻作用；導(dǎo)熱性的影響。（3）相變的影響：溫度改變能使某些合金產(chǎn)生相變，金屬處于不同的相組織會產(chǎn)生不同的流動情況。（4）摩擦條件變化：a、溫度不同，摩擦系數(shù)不同；產(chǎn)生不同的氧化表面，其摩擦系數(shù)也不同。b、溫度不同，可能產(chǎn)生不同相態(tài)組織。c、在高溫、高壓下極容易發(fā)生金屬與工具的粘結(jié)。（5）錠坯與工具的溫度差：錠坯與工具的溫差越大，變形的不均勻性越大。(6)金屬性質(zhì)的影響變形抗力高的金屬比抗力低的流動均勻；合金比純金屬流動均勻。(7)工具形狀的影響1）模角：模角大，死區(qū)大，金屬流動不均勻，擠壓力大，制

11、品表面質(zhì)量較好。2）形狀相似性：擠壓筒與制品形狀相似，金屬流動均勻。（8）變形程度的影響變形程度大，不均勻流動增加，但當(dāng)變形程度增加到一定程度時，由于變形從表面深入到內(nèi)部，反而會使不均勻流動減小。8、 在擠壓過程中，影響擠壓力的主要因素有哪些？（1）金屬的變形抗力 擠壓力大小與金屬的變形抗力成正比。 （2）錠坯狀態(tài) 錠坯組織性能均勻，擠壓力較小。（3）錠坯的規(guī)格及長度 錠坯的規(guī)格對擠壓力的影響是通過摩擦力產(chǎn)生作用的。錠坯的直徑越粗，擠壓力就越大；穿孔針直徑越粗，擠壓力也越大；錠坯越長，擠壓力也越大。 （4）變形程度（或擠壓比）擠壓力大小與變形程度成正比，即隨著變形程度增大，擠壓力成正比升高。（

12、5）變形溫度隨著變形溫度的升高，金屬的變形抗力下降，擠壓力降低 。（6）變形速度如果無溫度、外摩擦條件的變化，擠壓力與擠壓速度之間成線性關(guān)系。 （7）外摩擦條件的影響（8）模角隨著模角增大，金屬進(jìn)入變形區(qū)壓縮錐所產(chǎn)生的附加彎曲變形增大，所需要消耗的金屬變形功增大；但模角增大又會使變形區(qū)壓縮錐縮短，降低了擠壓模錐面上的摩擦阻力，二者疊加的結(jié)果必然會出現(xiàn)一擠壓力最小值。這時的模角稱為最佳模角。（9）擠壓方式的影響反向擠壓比同等條件下正向擠壓在突破階段所需要的擠壓力低30% 40%。 9、型材模設(shè)計時，減少金屬流動不均勻的主要措施有哪些？（1）合理布置模孔（2）確定合理的工作帶長度（3）設(shè)計阻礙角或

13、促流角（4）采用平衡模孔（5）設(shè)計附加筋條（6）設(shè)計導(dǎo)流?；?qū)Я髑?0、 對于以下幾種情況，可酌情對?？坠ぷ鲙чL度進(jìn)行必要的增減： a、交接圓邊有凹弧R(R>1.5mm)者，工作帶可增加1mm。 b、螺孔處工作帶可增加1mm。 c、交接圓邊有凸弧R(R>1.5mm)者，工作帶可減短1mm。 d、壁厚相同的各端部可減短1mm11、擠壓制品組織不均勻的特點(diǎn)是什么？產(chǎn)生的主要原因是什么？§ 表現(xiàn)特征 橫向上：外層晶粒細(xì)小，中心層粗大。 縱向上：前端晶粒粗大，尾端細(xì)小，在最前端仍保留有鑄態(tài)組織輪廓。§ 產(chǎn)生原因 A 變形不均勻 （1）在橫斷面上，變形程度是由中心向邊部逐

14、漸增加的。從而導(dǎo)致了外層金屬的晶粒破碎程度比中心層劇烈。 （2）在縱向上，變形程度是由頭部向尾部逐漸增加的。使得尾端晶粒比前端細(xì)小。B 擠壓溫度和速度的變化 主要是針對錠溫與筒溫相差比較大的金屬而言的。 例如，對擠壓速度慢的錫磷青銅，開始擠壓時，金屬在高溫下變形，出?？缀蟮慕M織為再結(jié)晶組織；而后段擠壓時，由于受工具的冷卻作用，變形溫度較低，金屬出模孔后再結(jié)晶不完全；且擠壓后期金屬流速加快，更不利于再結(jié)晶。故尾部晶粒細(xì)小。 C 相變的影響 主要是對于溫度變化可能會產(chǎn)生相變的合金而言的。12、產(chǎn)生粗晶環(huán)的主要原因是什么？粗晶環(huán)對制品力學(xué)性能有何影響？§ 粗晶環(huán)的形成機(jī)制 如前所述，擠壓制

15、品外層金屬、尾部金屬的晶粒破碎和晶格歪扭程度分別比內(nèi)部和前端嚴(yán)重。晶粒破碎嚴(yán)重部分的金屬，處于能量較高的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，降低了該部位的再結(jié)晶溫度。在隨后的熱處理過程中易較早發(fā)生再結(jié)晶，當(dāng)其他部位剛開始發(fā)生或還沒有發(fā)生再結(jié)晶時，該部位發(fā)生了晶粒長大。 § 粗晶環(huán)對制品性能的影響(1)粗晶區(qū)的縱向強(qiáng)度(b、0.2)比細(xì)晶區(qū)的低。（2）粗晶區(qū)的疲勞強(qiáng)度低；（3）淬火時易沿晶界產(chǎn)生應(yīng)力裂紋；(4）鍛造時易產(chǎn)生表面裂紋；（5）粗、細(xì)晶區(qū)沖擊韌性值差別不大；（6）粗晶區(qū)的缺口敏感性比細(xì)晶區(qū)的小。13、擠壓制品的表面裂紋產(chǎn)生原因：裂紋的產(chǎn)生是由于制品表面層的附加拉應(yīng)力超過了表面金屬的強(qiáng)度所造成。

16、減少裂紋的主要措施： （1）適當(dāng)降低擠壓溫度； （2）控制合適的擠壓速度； （3）合理設(shè)計、加工模具，精心修模； （4）對錠坯進(jìn)行均勻化退火處理； （5）采用等溫擠壓、錠坯梯溫加熱等擠壓新技術(shù)、新工藝。14、拉伸系數(shù)、斷面減縮率、延伸率概念。拉拔時的主要變形指標(biāo)： 斷面減縮率：=（1-F1/F0）×100% 延伸率：=（L1/L0-1）×100% 拉伸系數(shù)：=L1/L0=F0/F1 15、試解釋圓棒材拉拔時變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布規(guī)律。（1）應(yīng)力沿軸向分布 l 入 l 出 r入r出 入 出 原因：穩(wěn)定拉拔過程中，變形區(qū)內(nèi)任一橫斷面向模孔出口方向移動時，面積逐漸減小，而此斷面與變形

17、區(qū)入口端球面間的變形體積不斷增大。為實現(xiàn)塑性變形，通過此斷面作用在變形體的l必須逐漸增大。（2）應(yīng)力沿徑向分布 r 外r 內(nèi) 外 內(nèi) l 外 l 內(nèi) 原因：在變形區(qū)，金屬的每個環(huán)形的外面層上，作用著徑向應(yīng)力r 外 ，在內(nèi)表面上作用著徑向應(yīng)力r 內(nèi)，由于徑向應(yīng)力r總是力圖減小其外表面，這就需要r 外大于r 內(nèi)。距離中心層越遠(yuǎn)，表面積越大，所需要的力就越大。16、錐形拉拔?？子赡膸撞糠謽?gòu)成，各部分的主要作用？錐形模的?？滓话阌伤牟糠纸M成：潤滑帶、壓縮帶、定徑帶、出口帶。各部分的主要作用：（1）潤滑帶作用：在拉拔時便于潤滑劑帶入?？?，保證制品得到充分潤滑，減少摩擦；并帶走產(chǎn)生的部分熱量；防止劃傷坯料

18、。（2）壓縮帶作用：金屬產(chǎn)生塑性變形，獲得所需要的形狀、尺寸。（3）定徑帶作用：使制品進(jìn)一步獲得穩(wěn)定、精確的尺寸與形狀；防止?？啄p而很快超差，延長其使用壽命。（4）出口帶作用：防止制品出?？讜r被劃傷；防止定徑帶出口端因受力而引起剝落。17、什么是殘余應(yīng)力？畫圖說明圓棒材拉拔制品中殘余應(yīng)力的分布及產(chǎn)生原因。由于變形不均，在拉拔結(jié)束、外力去除后殘留在制品中的應(yīng)力殘余應(yīng)力（1）軸向殘余應(yīng)力外層拉、中心層壓 在拉拔過程中，由于金屬流動不均，棒材外層產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，中心層則出現(xiàn)與之平衡的附加壓應(yīng)力。拉拔結(jié)束后，由于彈性后效作用，制品長度縮短，而外層較中心層縮短得較大。但是，物體的整體性防礙了這種自由變

19、形，其結(jié)果在外層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，中心層則出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力。 （2）徑向殘余應(yīng)力外表面為0外，整個斷面上受壓，中心最大 在徑向上，由于彈性后效的作用，棒材斷面上所有的同心環(huán)形薄層，都欲增大其直徑。在外表面這種彈性恢復(fù)不受限制，但由外向內(nèi)所有環(huán)形薄層的彈性恢復(fù)均會受到其外層的阻礙，從而產(chǎn)生一殘余壓應(yīng)力。中心層恢復(fù)的阻力最大。（3）周向殘余應(yīng)力外層拉、中心層壓 由于棒材中心部分在軸向和徑向上受到殘余壓應(yīng)力作用，故此部分金屬在周向上有漲大變形的趨勢。但是，外層金屬阻礙其自由漲大，從而在中心層產(chǎn)生周向殘余壓應(yīng)力，外層則產(chǎn)生與之平衡的周向殘余拉應(yīng)力。 18、影響管材空拉時的壁厚變化的因素有那些？各是如何影響

20、的？（1）相對壁厚的影響對于外徑D相同的管坯，增加壁厚S將使金屬向中心流動的阻力增大，從而使管壁增厚量減小。 對于壁厚相同的管坯，增加外徑，減小了“曲拱”效應(yīng)，使金屬向中心流動的阻力減小，使管坯空拉后壁厚增加的趨勢加強(qiáng)。（2）減徑量的影響 減徑量越大，壁厚的變化也越大。在總減徑量不變的情況下，多道次空拉的增壁量大于單道次的增壁量；多道次空拉的減壁量小于單道次的減壁量。（3）模角的影響 隨著模角增大，拉拔應(yīng)力發(fā)生變化，并且存在著一最小值，其相應(yīng)的模角稱為最佳模角。如果模角變化使拉拔應(yīng)力 l增大，就會導(dǎo)致增壁過程中的增壁趨勢減小；減壁過程中的減壁趨勢增大。 （4）定徑帶長度h、摩擦系數(shù)f、拉拔速度v的影響 增大h、f、v，都會使拉拔應(yīng)力l增大，導(dǎo)致增壁時的增壁趨勢減??；減壁時的減壁趨勢增大。（5）合金及狀態(tài)的影響 合金及狀態(tài)影響到變形抗力s、摩擦系數(shù)f、加工硬化速率等。通常， s大