金屬塑性加工技術(shù)6-有色金屬管材和棒型材生產(chǎn)ppt課件

1、金屬塑性加工原理與技術(shù) 第一章第一章 產(chǎn)品種類與消費方法產(chǎn)品種類與消費方法 第二章第二章 擠壓擠壓 第三章第三章 拉拔拉拔 第四章第四章 型材和管材的孔型軋制型材和管材的孔型軋制 第五篇 有色金屬管材和棒型材消費金屬塑性加工原理與技術(shù)金屬塑性加工原理與技術(shù)第一章 產(chǎn)品種類與消費方法 一、一、 產(chǎn)品種類產(chǎn)品種類 棒材：斷面為實心圓形的條材。棒材：斷面為實心圓形的條材。 型材型材(非圓斷面的條材非圓斷面的條材)： 簡單型材：方形、矩形、六角形。簡單型材：方形、矩形、六角形。 異形型材：角形、丁形、槽形、工形異形型材：角形、丁形、槽形、工形 變斷面型材：斷面沿長度方向不一樣變斷面型材：斷面沿長度方向

2、不一樣管材管材(中空的斷面長條中空的斷面長條)： 外徑：外徑： 大管、小管、毛細管大管、小管、毛細管(0.33mm) 壁厚：厚壁管壁厚：厚壁管(550mm)、薄壁管、薄壁管(0.15mm) 長度：根長度：根(10m左右左右)、盤、盤(幾百米幾百米) 金屬塑性加工原理與技術(shù)二、 消費方法1. 棒材和型材的消費方法棒材和型材的消費方法(1) 軋制、或軋制軋制、或軋制拉伸法：拉伸法： 錠坯加熱錠坯加熱孔型軋機上熱軋孔型軋機上熱軋冷拉成形。冷拉成形。 優(yōu)點：消費率高、設(shè)備投資少；優(yōu)點：消費率高、設(shè)備投資少； 缺陷：外表質(zhì)量和尺寸精度差、設(shè)備和消費占地面缺陷：外表質(zhì)量和尺寸精度差、設(shè)備和消費占地面積大。

3、積大。 (2) 擠壓一次成形擠壓一次成形(或再輔以矯直性的微量拉伸或再輔以矯直性的微量拉伸)： 適于有色棒型材種類規(guī)格多和斷面復(fù)雜的特點，產(chǎn)適于有色棒型材種類規(guī)格多和斷面復(fù)雜的特點，產(chǎn)品外表質(zhì)量高、消費流程短，但廢品率較低、設(shè)備和品外表質(zhì)量高、消費流程短，但廢品率較低、設(shè)備和工具費用較大。工具費用較大。 (3) 帶材冷彎法：帶材冷彎法： 可制造斷面上壁厚相等的型材，如角、槽、可制造斷面上壁厚相等的型材，如角、槽、Z等外形等外形的型材，消費率高，機動靈敏。的型材，消費率高，機動靈敏。金屬塑性加工原理與技術(shù)(1) 擠壓冷軋拉伸法 用擠壓法制得管坯，再用冷軋法將其外徑、壁厚進一步減小到接近廢品的尺寸

4、時，再拉伸而出廢品。(2) 擠壓一次成形 對于異形管、厚壁管和大直徑管材，采用擠壓法一次成形，但尺寸精度稍差。(3) 擠壓拉伸 對于無冷軋管設(shè)備的工廠，需將擠壓出的管坯，進展反復(fù)多次的拉伸，最后制得廢品。(4) 斜軋穿消費管坯 用斜軋穿孔機消費簡便，消費率和廢品率較高，但對粘性較大的金屬，其穿孔質(zhì)量差，另外，穿孔規(guī)格單調(diào)，可調(diào)整幅度很小，不能順應(yīng)有色管材種類多、規(guī)格雜而產(chǎn)量小的特點，也使后續(xù)變形任務(wù)量大。2. 管材的消費方法管材的消費方法金屬塑性加工原理與技術(shù)第二章第二章 擠壓擠壓 第一節(jié)第一節(jié) 擠壓的根本方法、種類與流程擠壓的根本方法、種類與流程第二節(jié)第二節(jié) 擠壓時金屬的變形規(guī)律擠壓時金屬的

5、變形規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 擠壓時制品的組織性能及質(zhì)量控制擠壓時制品的組織性能及質(zhì)量控制第四節(jié)第四節(jié) 擠壓力的計算擠壓力的計算金屬塑性加工原理與技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 擠壓的根本方法、種類與流程擠壓的根本方法、種類與流程一、一、 擠壓的根本方法擠壓的根本方法1. 1. 擠壓的概念擠壓的概念 對放在容器中擠壓筒的資料一端施加壓力，使其對放在容器中擠壓筒的資料一端施加壓力，使其經(jīng)過?？壮尚偷募庸し椒?。經(jīng)過模孔成型的加工方法。金屬塑性加工原理與技術(shù)2. 擠壓分類(1) 根據(jù)制品特征實心擠壓：如棒； 空心擠壓：如管； 型材擠壓：如型(2)根據(jù)資料流出模孔的方向與擠壓桿運動方向 正向擠壓：一樣 反向擠壓：相反金屬塑

6、性加工原理與技術(shù)(3) 根據(jù)擠壓力的傳輸介質(zhì) 油壓 水壓 (4) 根據(jù)資料的受力情況 普通擠壓 靜液擠壓 金屬塑性加工原理與技術(shù)Conform 擠壓有效磨擦擠壓金屬塑性加工原理與技術(shù)(1) 優(yōu)點 (1) 劇烈的三向壓應(yīng)力形狀； (2) 斷面外形復(fù)雜； (3) 靈敏性，多種類、多規(guī)格； (4) 尺寸精度、外表質(zhì)量好于熱軋； (5) 易實現(xiàn)消費過程的自動化和封鎖化。(2) 缺陷 (1) 廢料損失大 10-15%； (2) 加工速度低；(摩擦大，溫度升高，易產(chǎn)生廢品) (3) 長度與斷面上組織和性能不均勻； (4) 工具耗費大。 3. 擠壓的優(yōu)點與缺陷金屬塑性加工原理與技術(shù)二、擠壓的種類二、擠壓的種

7、類1. 1. 棒材棒材(圓棒)(方棒)(六角棒)金屬塑性加工原理與技術(shù)(鋁管)2. 管材(防銹鋁管)(散熱器管)(方管)(方管)(方管)金屬塑性加工原理與技術(shù) (開瓶器型材) (鋁管型材) (鋁型材) (鋁型材) (型管)3. 型材金屬塑性加工原理與技術(shù)加熱擠壓矯直1. 加熱的方式 (1) 燃氣加熱 (2) 電阻爐加熱 (3) 感應(yīng)加熱三、三、 擠壓工藝流程擠壓工藝流程金屬塑性加工原理與技術(shù)(1) 輥式矯直(2) 拉伸矯直 2. 矯直金屬塑性加工原理與技術(shù)第二節(jié)第二節(jié) 擠壓時金屬的變形規(guī)律擠壓時金屬的變形規(guī)律坐標(biāo)網(wǎng)格法-擠壓金屬塑性加工原理與技術(shù)(1) 填充擠壓階段：即開場擠壓階段，金屬充溢擠

8、壓筒和?？?，擠壓力急劇上升；(2) 根本擠壓階段：即穩(wěn)定擠壓階段，擠壓力隨錠坯長度縮短、外表摩擦力總量減??；(3) 終了擠壓階段：即紊流擠壓階段，工具對金屬的冷卻，劇烈的摩擦，使擠壓力上升。第二節(jié)第二節(jié) 擠壓時金屬的變形規(guī)律擠壓時金屬的變形規(guī)律一、一、 正向擠壓的變形特點正向擠壓的變形特點 1. 按流動特征與擠壓力的變化規(guī)律分成三個階段按流動特征與擠壓力的變化規(guī)律分成三個階段金屬塑性加工原理與技術(shù)(1) 填充擠壓階段. 填充系數(shù) c c= F0/FpF0：擠壓筒內(nèi)孔橫截面積 Fp：錠坯的橫截面積 鐓粗2. 正向擠壓的變形特點封鎖空間壓力高氣泡、起皮措施：控制長徑比 34； 梯溫擠壓前高后低 金

9、屬塑性加工原理與技術(shù) 擠壓比 = F0/F1 制品的斷面積為F1 變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力與變外形狀(2) 根本擠壓階段 r |r |(由中心到邊部) 主應(yīng)力分布的不均勻性軸向 ： |變形區(qū)入口|變形區(qū)出口| |變形區(qū)邊部|變形區(qū)中心|徑向 ： |變形區(qū)入口|變形區(qū)出口| |變形區(qū)邊部|變形區(qū)中心| 金屬塑性加工原理與技術(shù)作用力、應(yīng)力、應(yīng)變分布金屬塑性加工原理與技術(shù)柱坐標(biāo)應(yīng)力金屬塑性加工原理與技術(shù)球坐標(biāo)應(yīng)力金屬塑性加工原理與技術(shù)用網(wǎng)格法研討的結(jié)果金屬塑性加工原理與技術(shù)根本擠壓階段金屬流動分析流動不均勻是絕對的外摩擦溫度場-抗力不同模孔幾何外形和?？孜恢?復(fù)雜化附加應(yīng)力徑向: 中心壓表層拉軸向: 入口向出

10、口增大 -周期性外表裂紋金屬塑性加工原理與技術(shù)A 變形區(qū)緊縮錐 縱向線在進出緊縮錐時，發(fā)生方向相反的兩次彎曲，其彎曲的角度由外層向內(nèi)逐漸減小，擠壓中心線上的縱向線不發(fā)生彎曲。 當(dāng)金屬進入緊縮錐后，徑向和周向接受緊縮變形，軸向延伸變形。金屬塑性加工原理與技術(shù)B 橫向線彎曲中心超前，越接近出口面其彎曲越大 (中心金屬流速邊部)。 a. 邊部非矩形，中部近矩形 b. 邊部剪切變形中心剪切變形 c. 邊部總延伸中部總延伸 (或外層金屬的主延伸變形內(nèi)層) d. 縱向上總延伸：前端后端金屬塑性加工原理與技術(shù)D 猛烈剪切帶：處于快速流動區(qū)與死區(qū)之間 E 頭部未變形區(qū)：棒材前端C 存在兩個難變形區(qū)前死區(qū)，后死

11、區(qū)。普通指前死區(qū)，用高度來衡量(hs)死區(qū)的作用：對提高制品外表質(zhì)量有利。 死區(qū)的頂部能妨礙錠坯外表的雜質(zhì)與缺陷進入變形區(qū)緊縮錐金屬塑性加工原理與技術(shù)中心縮尾 環(huán)形縮尾 皮下縮尾(3) 擠壓終了階段 死區(qū)引起的縮尾中心流動快,體積供應(yīng)缺乏,邊部金屬向中部轉(zhuǎn)移,構(gòu)成擠緊縮尾。中心縮尾：后死區(qū)小(氧化皮等缺陷帶入中心，彼此不能焊合)環(huán)形縮尾：后死區(qū)大 (擠壓墊和擠壓筒交界角落處金屬沿后端 難變形區(qū)流向中間層)皮下縮尾： 猛烈剪切帶與死區(qū)發(fā)生斷裂或構(gòu)成滯流區(qū)，死區(qū)金屬參與流動。金屬塑性加工原理與技術(shù)a. 用適當(dāng)?shù)墓に?，確保流動均勻，減少錠尾徑向流動；b. 進展不完全擠壓(能夠出現(xiàn)縮尾時，中止擠壓，存

12、在壓余，約為錠坯直徑的1030%)；c. 脫皮擠壓；d. 車皮擠壓；e. 改善鑄錠外表質(zhì)量f. 錠接錠擠壓 抑制縮尾的措施金屬塑性加工原理與技術(shù)與正向擠壓比較而言，主要是摩擦情況不同，導(dǎo)致變形區(qū)不同。死區(qū)分布不同。1.網(wǎng)格變化情況 在變形錐內(nèi)橫線與擠壓筒壁垂直，在進入?？缀蟛虐l(fā)生猛烈彎曲，縱線在進入塑性變形區(qū)時的彎曲程度要較正擠壓時大的多二、反向擠壓的變形特點正擠壓反擠壓金屬塑性加工原理與技術(shù)2. 受力情況三向等壓應(yīng)力形狀：未擠部分與筒壁間無摩擦，也不參與變形。3. 延伸系數(shù)沿軸向的分布 反擠壓制品沿長度方向上的變形是均勻的，性能也比較均勻。 a =10，棒材40mm； b=4.0，棒材62m

13、m 1反擠壓； 2正擠壓4. 死區(qū)、縮尾情況前死區(qū)小，在后期也出現(xiàn)皮下縮尾，無后死區(qū)；(2) 同時，前死區(qū)小，難以對外表雜質(zhì)和缺陷起妨礙作用，是不利的，對鑄錠質(zhì)量有較高的要求。金屬塑性加工原理與技術(shù)1. 摩擦的影響(1) 鑄錠與擠壓筒間的摩擦作用 f大，死區(qū)hs大，流動不均勻，外層向中心流動構(gòu)成擠緊縮尾。(2) 模具任務(wù)帶的摩擦控制 任務(wù)帶的長度不同，各部分金屬流動速度也不同。(3) 擠管材時穿孔針與鑄錠間的摩擦的作用 中心受摩擦力和冷卻作用，流動速度降低，流動均勻，縮尾短。三、影響金屬流動的要素金屬塑性加工原理與技術(shù)2. 工具與鑄錠溫度的影響(1) 鑄錠橫斷面上溫度不均勻 a. 工具的冷卻作

14、用： b. 資料本身的導(dǎo)熱性： (2) 資料相變的影響 單相好于雙相或多相(3) 資料的溫度變化會改動摩擦條件 磷脫氧銅，在650-900，外表氧化膜的效果較好。金屬塑性加工原理與技術(shù)3. 資料強度的影響 強度高的金屬比強度低的金屬流動均勻，同一金屬，低溫時流動比高溫好。金屬塑性加工原理與技術(shù)定徑帶錐角： 出現(xiàn)非接觸變形組合模：中心妨礙作用，金屬流動均勻，縮尾減小。多孔模：改善幾何對稱。 4. 工具的構(gòu)造與外形(1) 擠壓模 模角： 大，均勻差 金屬塑性加工原理與技術(shù)擠壓制品“細頸景象 擠壓變形過程中,金屬由變形區(qū)進入任務(wù)帶時,發(fā)生非接觸變形,出現(xiàn)制品橫斷面尺寸小于模孔尺寸的景象. 擠壓比和擠

15、壓速度大, 任務(wù)帶短, 易出現(xiàn) 導(dǎo)致制品外形不規(guī)整,尺寸小 合理擠壓工藝, 任務(wù)帶長度控制金屬塑性加工原理與技術(shù)5. 變形程度的影響 普通要求10， 10，大，變形均勻性好 10 變形不均勻 再結(jié)晶不均勻 相不均勻金屬塑性加工原理與技術(shù)纖維組織 擠壓時，主應(yīng)變?yōu)檠由欤Я？v向延伸，晶界間的金屬間化合物、雜質(zhì)、缺陷等也沿擠壓方向陳列，呈現(xiàn)取向性纖維組織。導(dǎo)致各向異性。 粗晶環(huán)也沿擠壓方向延展金屬塑性加工原理與技術(shù)擠壓制品在淬火時效后，與其它加工方法相比，縱向上抗拉強度提高而延伸降低的景象。一次擠壓最嚴重，二次擠壓減弱擠壓效應(yīng)金屬塑性加工原理與技術(shù)(1) 擠壓效應(yīng)的緣由 ： A：變形織構(gòu)： 鋁是1

16、11晶向的線織構(gòu)，抗拉強度最高。 B：未發(fā)生再結(jié)晶：Mn、Ti、Cr、Zr等能構(gòu)成第二相質(zhì) 點妨礙再結(jié)晶，同時降低了鋁的自分散系數(shù)。(2) 控制措施促進構(gòu)成：防止再結(jié)晶發(fā)生 A：控制成份：Mn 0.3-0.6 %為界 B：控制溫度： C：變形的程度：不含錳或含量較小，添加變形程度使LY12擠壓效應(yīng)降低。 金屬塑性加工原理與技術(shù)1. 斷面與外形 (1)變形不均勻，產(chǎn)生拉薄、擴口、并口等；(可更改?？自O(shè)計、修模) (2)任務(wù)帶過短，擠壓速度和擠壓比過大：非接觸變形，使外形與尺寸不符； (3)?？鬃冃危菏雇庑魏统叽绮环?(4)工、模具不對中或變形：使管材偏心。2. 縱向外形 (1)彎曲：模孔設(shè)計不

17、當(dāng)與磨損，出模時單邊受阻，流動不均勻。 (2)扭擰：?？自O(shè)計及工藝控制不當(dāng)，流動不均勻，輕時可矯直，重時廢料。 三、擠壓制品的質(zhì)量控制金屬塑性加工原理與技術(shù)(2) 氣泡與起皮(3) 異物壓入與起皮(4) 劃傷與擦傷(5) 焊縫質(zhì)量(1) 裂紋：橫向周期性裂紋，與合金種類、應(yīng)力形狀、擠壓溫度及速度有關(guān)3. 外表質(zhì)量金屬塑性加工原理與技術(shù)2. 速度：強迫冷卻，降低擠壓溫度+提高速度 3. 程度：隨變形程度添加，組織與性能趨于均勻。1. 溫度四、擠壓工藝參數(shù)的控制四、擠壓工藝參數(shù)的控制金屬塑性加工原理與技術(shù)2. 變形程度 隨變形程度增大，擠壓力升高。 5005506006507002.02.42.8

18、3.23.64.0H96H62P，MNT，123450246Cu ZnP，MN擠壓比第四節(jié)第四節(jié) 擠壓力的計算擠壓力的計算一、擠壓工藝對擠壓力的影響一、擠壓工藝對擠壓力的影響1. 擠壓溫度與變形抗力擠壓溫度與變形抗力 擠壓力與變形抗力成正比，隨溫度升高，變形抗力下降。擠壓力與變形抗力成正比，隨溫度升高，變形抗力下降。金屬塑性加工原理與技術(shù)4. 摩擦 摩擦力是擠壓力的一部分，摩擦系數(shù)較小時所耗費的擠壓力較小01002003004005000.00.40.81.28.4cm/s3.3cm/s0.6cm/sP，MNL，mm01002003004005000.00.40.81.21.6粗糙面光 滑面光

19、 面 潤滑P，MNL，mm3. 擠壓速度速度高時：開場段突破壓力大；隨后溫度升高，擠壓力降低。速度低時：金屬冷卻，抗力升高，擠壓力直線上升，高過突破壓力金屬塑性加工原理與技術(shù)5. 擠壓模角 6. 錠坯長度 錠坯越長，擠壓力越大204060806090120SnPbP，MN模角501001502001.52.02.53.03.5H96H62P，MN錠長 ，mm存在擠壓力最小的模角金屬塑性加工原理與技術(shù)7. 制品的外形8. 擠壓方法 一樣條件下：反擠壓力=70-80%正擠壓力復(fù)雜度系數(shù)： 斷面周長/等斷面積的圓周長金屬塑性加工原理與技術(shù)1. 計算公式的實際背景 利用解析法和工程法的實際公式計算擠壓

20、力比較方便，對推導(dǎo)求解方法的歸納，可以分為以下四組： (1) 借助于塑性方程求解應(yīng)力平衡微分方程，得到計算公式； (2) 利用滑移線法求解平衡微分方程，得到計算公式； (3) 根據(jù)最小功原理和采用變分法建立計算公式； (4) 閱歷公式或簡化公式。 本節(jié)引見1.皮爾林公式。 二、擠壓力的計算二、擠壓力的計算金屬塑性加工原理與技術(shù)第三章 拉拔 第一節(jié) 拉拔的方法、種類第二節(jié) 拉拔時的應(yīng)力與變形第三節(jié) 拉拔力第四節(jié) 特殊的拉拔方法金屬塑性加工原理與技術(shù)第一節(jié) 拉拔的方法、種類1.1 拉拔的概念定義：在外力作用下，使坯料經(jīng)過?？?，以獲得相應(yīng)外形、尺寸的加工方法。 金屬塑性加工原理與技術(shù)一、實心材拉拔

21、棒、型、線二、空心材拉拔1.種類：管材，空心異型材2.方法：A：空拉：管坯內(nèi)不放芯頭B：長芯桿拉拔：將管坯自在地套在外表拋光的長芯桿上，芯桿與管坯一齊拉過?？?。C：固定短芯頭拉拔：將芯頭與芯桿固定，管坯經(jīng)過模孔實現(xiàn)減徑與減壁；1.2 拉拔的分類金屬塑性加工原理與技術(shù)D：游動芯頭拉拔： 芯頭靠本身的外形建立起力平衡而穩(wěn)定在?？字?；E：頂管法(艾爾哈特法)： 芯桿套在帶底的管坯中，管坯連同芯桿一同由?？字许敵觯籉：擴徑法： 芯頭大于管坯內(nèi)徑，使管坯直徑擴展，管壁與長度減小。金屬塑性加工原理與技術(shù) 一、優(yōu)點： 1. 尺寸準(zhǔn)確，外表光潔； 2. 工具、設(shè)備簡單； 3. 延續(xù)高速消費斷面小的長制品。 二

22、、缺陷： 1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限； 2. 長度受限制。 三、拉拔的溫度溫拔：鋼、鈹、鎢、鉬、鎂、鋅冷拔：鋼、鋁1.3 拉拔的優(yōu)缺陷金屬塑性加工原理與技術(shù)一、拉拔設(shè)備的自動化、延續(xù)化、高速化；二、擴展種類、規(guī)格，提高精度，減少缺陷；三、提高工具的壽命；四、新的光滑劑；五、開展新技術(shù)與新實際。 1.4 拉拔的開展趨勢金屬塑性加工原理與技術(shù)一、主應(yīng)力與主應(yīng)變 拉拔時的受力與變外形狀 第二節(jié) 拉拔時的應(yīng)力與變形2.1 圓棒拉拔時的應(yīng)力與變形金屬塑性加工原理與技術(shù)網(wǎng)格法研討圓棒拉拔的結(jié)果 二、流動特點分析金屬塑性加工原理與技術(shù)B：周邊上的正方形格子變成了平形四邊形，傾斜的角度由入口向

23、出口遞減。在力N與T的作用下產(chǎn)生了剪切變形 1.縱向上網(wǎng)格的變化A：軸線上的正方形格子變成矩形徑向，周向緊縮，軸向延伸金屬塑性加工原理與技術(shù)C：延伸變形的變化規(guī)律 a = ln(Ra/ R0) n = ln(Rn/ R0) b = ln(Rb/ R0) a n b 金屬塑性加工原理與技術(shù)A：由直線變成了凸向拉拔方向的弧線； 中部比邊部流得快。B：同一橫線上邊部網(wǎng)格傾斜的角度比中心的大； 邊部的剪切變形比中部大。 2.橫向上網(wǎng)格的變化金屬塑性加工原理與技術(shù) 模子錐面與兩個球面所圍成的區(qū)域，球面的位置是變化的，在塑性區(qū)的前后是彈性變形區(qū)，1區(qū)必然存在(總是先有彈性變形后有塑性變形)，3區(qū)可以察看到

24、回彈。 三、變形區(qū)金屬塑性加工原理與技術(shù)1.沿軸向的分布規(guī)律 A：l 入口出口 C：分析：塑性方程 l -(-r) = Kzh l +r = Kzh D：實踐景象 (1)道次加工率大時，出口處模子的磨損比加工率小時要輕； (2)模子入口外磨損比較快。四、變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布(實驗結(jié)果)金屬塑性加工原理與技術(shù)徑向應(yīng)力總是減小外表，離中心越遠，所需的力越大A：l 外表中心 C：分析：塑性方程 l -r = Kzh D：實踐景象： 棒材內(nèi)部的中心裂紋 2.沿徑向的分布規(guī)律金屬塑性加工原理與技術(shù)一、空拉1.主應(yīng)力與主應(yīng)變 A：主應(yīng)力：二壓一拉 B：主應(yīng)變：兩壓一延，一壓兩延，一壓一延。 2.變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)

25、力分布 A：軸向上的分布 與拉棒時類似。 B：徑向上的分布 2.2 管材拉拔時的應(yīng)力與變形金屬塑性加工原理與技術(shù)l： 外外表 = 內(nèi)外表-r： 外外表 內(nèi)外表=0-： 外外表 內(nèi)外表塑性方程為：l -=Kzh 金屬塑性加工原理與技術(shù)A：徑向上的壁厚變化： 取決于應(yīng)力偏張量的大小，可以有三種情形3.變形特點壁厚添加壁厚不變壁厚減小金屬塑性加工原理與技術(shù)此時要思索 l的變化 B：軸向上的壁厚變化金屬塑性加工原理與技術(shù) 4.影響空拉時壁厚變化的要素l的變化對應(yīng)力相對大小有很大的影響，影響l的要素都會影響壁厚，用相對拉拔應(yīng)力 來衡量。 sl金屬塑性加工原理與技術(shù) A：相對壁厚(相對拉拔應(yīng)力=0.30.

26、8) S0/ D00.17 0.2 只出現(xiàn)減薄 S0/ D0 = 0.17 0.2 可出現(xiàn)增厚或減薄 B：材質(zhì)與形狀 金屬越硬，增厚的趨勢越弱。 C：道次加工率與加工道次 道次加工率加大，增壁幅度減小，減壁幅度增大 增壁： 多道 單道 減壁： 多道 單道 D：光滑條件、模子參數(shù)、拉拔速度 使相對拉拔應(yīng)力增大的，導(dǎo)致增壁量減小，減壁量加大金屬塑性加工原理與技術(shù)5.空拉糾偏 A. 含義：能起到自動糾正管坯偏心的作用，且道次越多，效果越好。 B. 緣由： (1)假定同一圓周上徑向應(yīng)力r： 均勻分布； (2)不同壁厚處的周向壓應(yīng)力 ： 厚處 0 必需 sina1 - fcosa10 即a1tg-1f=

27、 另外, 1 1-芯頭錐角 -摩擦角 f -摩擦系數(shù) -拉模模角四、游動芯頭拉拔金屬塑性加工原理與技術(shù) A：第一次空拉區(qū)，變厚 B：減徑區(qū)，變薄，整體厚度不變 C：第二次空拉區(qū) D：減壁區(qū)，變薄 E：定徑區(qū) 2.變形特點 金屬塑性加工原理與技術(shù) 主應(yīng)力：l、r為壓， 為拉 主應(yīng)變：l、r為壓， 為拉 五、擴徑1. 主應(yīng)力與主變形 A：壓入擴徑：金屬塑性加工原理與技術(shù) 主應(yīng)力： r為壓， 、l為拉 主應(yīng)變：l、r為壓，為拉 3.變形特點 直徑擴展，長度變短，壁厚減薄 B：拉拔擴徑金屬塑性加工原理與技術(shù)一、拉拔棒材中的剩余應(yīng)力 1.棒材整個斷面都發(fā)生塑性變形第三節(jié) 拉制品中的剩余應(yīng)力拉拔的方法、種

28、類金屬塑性加工原理與技術(shù)2.僅在外表發(fā)生塑性變形3.變形未進入到中心層 ？金屬塑性加工原理與技術(shù)2.襯拉管材二、拉拔管材中的剩余應(yīng)力 1.空拉管材金屬塑性加工原理與技術(shù)1.減少不均勻變形 摩擦，模角，退火間總加工率，道次加工率，減少空拉次數(shù)。 2.矯直 輥式矯直 三、剩余應(yīng)力的消除金屬塑性加工原理與技術(shù)張力矯直：二次拉拔 3.退火 金屬塑性加工原理與技術(shù)1-鋁， 2-銅， 3-青銅， 4-H70， 5-B20第三節(jié) 拉拔力3.1 3.1 各種要素對拉拔力的影響各種要素對拉拔力的影響一、抗拉強度一、抗拉強度 2.02mm-1.64mm 2.02mm-1.64mm 各種金屬的拉拔力圖各種金屬的拉拔

29、力圖金屬塑性加工原理與技術(shù)黃銅拉拔時斷面收縮率與拉拔力的關(guān)系(不同的模角時) 1020304050600100200300400500600700160804o拉拔 力/MPa收 縮率 /%二、變形程度金屬塑性加工原理與技術(shù)1.在某一斷面收縮率下有一個最小模角；2.斷面收縮率不同，模角不同。 5101520250501001502002503003504004505005506003%36%51%拉拔 力/MPa模角 三、模角金屬塑性加工原理與技術(shù)五、光滑四、拉拔速度1. 5m/min 以下時，速度添加，力添加；2. 650m/min 以上時，速度添加，力減小。1.光滑越好，拉拔力越小； 2.

30、改善光滑的措施： A：流體動力光滑 B：雙模流體靜力光滑金屬塑性加工原理與技術(shù)1.振動的聲波： A：超聲波 B：聲波2.振動的方式： A：軸向 B：周向 C：徑向 六、振動金屬塑性加工原理與技術(shù)A：高頻振動，降低拉拔力；晶格缺陷區(qū)吸收了振動能，提高位錯勢能，降低位錯挪動的剪切應(yīng)力。B：在低頻和高頻振動下，降低拉拔力；模子和金屬接觸面周期性地脫開而使摩擦力降低。C：振動模接觸外表對金屬的周期性打擊作用；D：拉拔速度的提高，振動效果降低.振動的振幅變小。3.振動的效果金屬塑性加工原理與技術(shù)A：力的平衡： Pq = Mq + QB：臨界反拉力：反拉力在一定的范圍內(nèi)并不影響拉拔力，當(dāng)超越某一個臨界值后

31、，開場使拉拔力增大，這一臨界值稱為臨界反拉力。七、反拉力1. 拉拔時力的平衡金屬塑性加工原理與技術(shù) C：反拉力的影響要素： (1) 拉拔前的預(yù)變形程度； (2) 資料的彈性極限。 2.反拉力對拉拔力的影響 A：在 Qc 以下：不影響拉拔力，模座反力減小； B：在 Qc 以上：使拉拔力添加，模座反力增大。 3.反拉力的作用 減小入口處對模子的壓力，從而減小入口處的磨損。金屬塑性加工原理與技術(shù)一、無反拉力時的平衡微分方程法 1. 平衡微分方程： 2. 塑性條件： 3. 邊境條件： D = D0， lx = 0 D = D1， lx =L 0) 1tan(2dDfdDDnlxixsnlxsnlx3.

32、2 棒材拉拔力的實際計算金屬塑性加工原理與技術(shù) ： 拉拔應(yīng)力 ：平均變形抗力 B = f/tan D1： 坯料直徑 D0：出口直徑二、附加的拉應(yīng)力 1. 思索剪切變形引起的拉拔力： 能量守衡 )(1)1(2010BsLDDBB0Lstan3341sL 4. 結(jié)果： 金屬塑性加工原理與技術(shù) 2. 思索反拉力引起的拉拔力： 修正邊境條件： D = D0 lxq =q D = D1 lx =L 3. 思索定徑區(qū)摩擦力引起的拉拔力：三、拉拔力(P) P= L S1 S1： D1所對應(yīng)的面積 BqLDD201)(21)2 . 0.01(3DlfdsL3210LLLLL金屬塑性加工原理與技術(shù)3.3 管材拉

33、拔力的實際計算管材拉拔力的實際計算一、空拉管材的拉拔應(yīng)力一、空拉管材的拉拔應(yīng)力 1. 平衡微分方程：平衡微分方程： A： 軸向上的平衡微分方程：軸向上的平衡微分方程： B： 徑向上的平衡微分方程：徑向上的平衡微分方程： 2. 塑性條件：塑性條件： 0)tan1 (2)(2)(22dDfdDdDddDnxxndDDsnxsnx金屬塑性加工原理與技術(shù) 3. 邊境條件： D = D0 lx = 0 D = D1 lx =Lb 4.結(jié)果： Lb： b截面上的拉拔應(yīng)力 s：平均變形抗力 B = f/tan ： 延伸系數(shù) )11 (1BsLBBb金屬塑性加工原理與技術(shù)5. 思索定徑區(qū)摩擦的結(jié)果： f 摩擦

34、系數(shù) ld 定徑區(qū)長度 Db 模子定徑區(qū)直徑 S0 坯料厚度 1cLssLeb021SDflcbd金屬塑性加工原理與技術(shù)二、固定短芯頭拉拔管材的拉拔應(yīng)力 分成三段來思索： 空拉段，減壁段，定徑段 1. 空拉段按空拉管材計算： 在b截面上的拉應(yīng)力 Lb 為： Lb： 拉拔應(yīng)力 s：平均變形抗力 B = f/tan ab： ab段的延伸系數(shù))11 (1BabsLBBb金屬塑性加工原理與技術(shù) 2. 減壁段的拉拔力計算： A： 軸向上的平衡微分方程： B： 塑性條件： C： 邊境條件： D = Db x =Lb , D = D1 x =Lc D：結(jié)果： Lc： C截面上的拉拔應(yīng)力 s：平均變形抗力 B

35、 = f/tan 0)(tan222)(212dDdDfDdDDdDddDnnxxsnxsnxAbcLAbcsLbcAA1)11 (1金屬塑性加工原理與技術(shù) bc： bc段的延伸系數(shù) 3. 思索定徑區(qū)摩擦的結(jié)果： f 摩擦系數(shù) ld 定徑區(qū)長度 Db 模子定徑區(qū)直徑 S1 該道次拉拔后制品的厚度 221DDDBDdA)1 ( 2cLssLec142Sflcd金屬塑性加工原理與技術(shù)三、游動芯頭拉拔管材的拉拔應(yīng)力 分成三段平思索： 空拉段，減壁段，定徑段 1. 空拉段按空拉管材計算： 在b截面上的拉應(yīng)力Lb 為： Lb： 拉拔應(yīng)力 s：平均變形抗力 B = f/tan ab： ab段的延伸系數(shù))1

36、1 (1BabsLBBb金屬塑性加工原理與技術(shù) 2. 減壁段的拉拔力計算： 內(nèi)、外外表法向力的程度分量方向相反，芯頭會前后挪動，按前極限位置來計算： A： 軸向上的平衡微分方程： B： 塑性條件： C： 邊境條件： D = Db x =Lb D = D1 x =Lc 0)(2tantan)()(2)(1222BdDdDdDdBdDDddDxnxxsnxsnx金屬塑性加工原理與技術(shù)D：結(jié)果： Lc： C截面上的拉拔應(yīng)力 s：平均變形抗力 B = f/tan bc： bc段的延伸系數(shù) 2： 芯頭錐角 1： 模角 3. 思索定徑區(qū)摩擦的結(jié)果： AbcLAbcsLbcACA1)11 (1221DDD2

37、21ddd12tantanDdC BDdA)1 ( 2cLssLec142Sflcd金屬塑性加工原理與技術(shù) f 摩擦系數(shù) ld 定徑區(qū)長度 Db 模子定徑區(qū)直徑 S1 該道次拉拔后制品的厚度 3.4 管材拉拔力的實際計算實例退火的302.0mm 的H62黃銅管，用固定短芯頭拉到27.21.6mm，模角為12度，定徑帶長2.0mm，f=0.12，求拉拔力。一、確定幾何參數(shù)： D0=30 d0=26 S0=2.0 D1=27.2 d1=24 S1=1.6 D2=d1+2S1=28 d2=d1=24 S2=2.0 金屬塑性加工原理與技術(shù)二、計算各段的延伸系數(shù) ab = bc= 三、計算參數(shù) B =

38、A = c2 = 四、各段上的拉拔應(yīng)力系數(shù) Lb/s = Lc/s = 金屬塑性加工原理與技術(shù)五、計算該道次的平均硬化程度 A= (1 +2)/2 按A查硬化曲線，查出s 六.拉拔應(yīng)力 L = 七.拉拔力 P=L (D1-S1)S1 假設(shè)用芯頭錐角為15度的游動芯頭，再求拉拔力。 有才干者請?zhí)峤挥嬎銠C處置程序金屬塑性加工原理與技術(shù)五、計算該道次的平均硬化程度 A= (1 +2)/2 按A查硬化曲線，查出s 六.拉拔應(yīng)力 L = 七.拉拔力 P=L (D1-S1)S1 假設(shè)用芯頭錐角為15度的游動芯頭，再求拉拔力。 有才干者請?zhí)峤挥嬎銠C處置程序金屬塑性加工原理與技術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 拉拔設(shè)備與工具拉

39、拔設(shè)備與工具 拉拔設(shè)備 管棒材拉拔機 拉線機 拉拔工具 模子 芯頭金屬塑性加工原理與技術(shù)4.1 管棒材拉拔機 鏈?zhǔn)嚼螜C 構(gòu)造、操作簡單 易實現(xiàn)多種類金屬塑性加工原理與技術(shù)4.1 管棒材拉拔機 圓盤拉拔機 消費效率高 用游動芯頭，可拉拔長管金屬塑性加工原理與技術(shù)4.2 拉線機 單模拉線機 多模延續(xù)拉線機 滑動式多模延續(xù)拉線機金屬塑性加工原理與技術(shù)4.2 拉線機 單模拉線機 多模延續(xù)拉線機 儲線式無滑動延續(xù)拉線機金屬塑性加工原理與技術(shù)4.3 拉拔模一、普通拉模1. 模子的構(gòu)造與尺寸金屬塑性加工原理與技術(shù)4.3 拉拔模一、普通拉模1. 模子的構(gòu)造與尺寸金屬塑性加工原理與技術(shù)4.3 拉拔模一、普通拉

40、模2. 拉模資料金屬塑性加工原理與技術(shù)4.3 拉拔模一、普通拉模2. 拉模資料金屬塑性加工原理與技術(shù)4.3 拉拔模二、輥式拉模金屬塑性加工原理與技術(shù)4.3 拉拔模三、旋轉(zhuǎn)模金屬塑性加工原理與技術(shù)4.4 芯頭一、固定短芯頭金屬塑性加工原理與技術(shù)4.4 芯頭一、固定短芯頭金屬塑性加工原理與技術(shù)4.4 芯頭一、固定短芯頭金屬塑性加工原理與技術(shù)4.4 芯頭二、游動芯頭金屬塑性加工原理與技術(shù)4.4 芯頭二、游動芯頭金屬塑性加工原理與技術(shù)4.4 芯頭三、芯頭資料鋼： 35# T8A 30CrMnSi 外表鍍Cr硬質(zhì)合金： YG15金屬塑性加工原理與技術(shù)第五節(jié)第五節(jié) 拉拔工藝拉拔工藝 拉拔配模 光滑 拉拔制

41、品的缺陷 特殊拉拔方法金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模 定義根據(jù)廢品的要求，有時包括坯料的尺寸，確定拉拔道次及各道次所需?？淄庑?、尺寸的任務(wù)， 也稱拉拔道次設(shè)計金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模一、實現(xiàn)拉拔過程的必要條件 Ls平安系數(shù): K=b/L金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模二、 拉拔配模的內(nèi)容坯料尺寸確實定中間退火次數(shù)確實定道次延伸系數(shù)的分配計算拉拔力及校核各道次的平安系數(shù)金屬塑性加工原理與技術(shù)坯料尺寸確實定圓形制品異型管材實心型材金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模三、 配模設(shè)計圓棒拉拔配模型材拉拔配模圓管拉拔配模異型管材拉拔配模金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模

42、金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模金屬塑性加工原理與技術(shù)5.1 拉拔配模金屬塑性加工原理與技術(shù)5.2 拉拔光滑有色金屬光滑P 244 表13-19金屬塑性加工原理與技術(shù)5.3 拉拔制品的主要缺陷1. 棒材中心裂紋金屬塑性加工原理與技術(shù)5.3 拉拔制品的主要缺陷1. 棒材外表裂紋金屬塑性加工原理與技術(shù)5.4 特殊的拉拔方法特殊的拉拔方法 1. 無模拉拔無模拉拔一、定義：一、定義： 將坯料的部分快速加熱，拉拔時只需加將坯料的部分快速加熱，拉拔時只需加熱的部分發(fā)生變形，使資料直徑均勻減小的熱的部分發(fā)生變形，使資料直徑均勻

43、減小的加工方法。加工方法。 二、斷面收縮率二、斷面收縮率 F1以以V2的速度移入加熱區(qū)的速度移入加熱區(qū)(變形區(qū)變形區(qū))，F(xiàn)2以以V1的速度移出變形區(qū)，根據(jù)秒體積不變有：的速度移出變形區(qū)，根據(jù)秒體積不變有： j= V1/(V1+V2) 三、用途三、用途 1. 難加工材難加工材 2. 變斷面棒材變斷面棒材 金屬塑性加工原理與技術(shù)無模拉拔金屬塑性加工原理與技術(shù)2. 集束拉拔集束拉拔一、定義：一、定義： 將兩根以上斷面為圓形或異形的坯料同時將兩根以上斷面為圓形或異形的坯料同時經(jīng)過圓的或異形的模子進展拉拔，以獲得經(jīng)過圓的或異形的模子進展拉拔，以獲得特殊外形的異形材的一種加工方法特殊外形的異形材的一種加工

44、方法. 二、用途二、用途 消費超細絲消費超細絲 金屬塑性加工原理與技術(shù)集束拉拔集束拉拔金屬塑性加工原理與技術(shù)3. 玻璃膜金屬液抽絲玻璃膜金屬液抽絲 一、定義： 將一定量的金屬放入玻璃管內(nèi)，用高頻感應(yīng)線圈將金屬熔化，同時玻璃軟化，然后利用玻璃的可抽絲性，將它從下方引出，冷卻得到附有玻璃膜的超細金屬絲。二、用途 消費玻璃膜金屬絲 金屬塑性加工原理與技術(shù)玻璃膜金屬液抽絲玻璃膜金屬液抽絲金屬塑性加工原理與技術(shù)一、定義： 將線坯放入高壓容器中，并施以比純擠壓時低的壓力，在線材出模端施以拉拔力進展靜液擠壓拉伸的一種加工方法。 二、用途 消費超細金屬絲4. 靜液擠壓拉絲靜液擠壓拉絲金屬塑性加工原理與技術(shù)靜液

45、擠壓拉絲靜液擠壓拉絲金屬塑性加工原理與技術(shù)第四章第四章 型材和管材的孔型軋制型材和管材的孔型軋制第一節(jié)第一節(jié) 型材的孔型軋制型材的孔型軋制第二節(jié)第二節(jié) 管材的孔型軋制管材的孔型軋制金屬塑性加工原理與技術(shù)第四章第四章 孔型軋制孔型軋制第一節(jié)第一節(jié) 型材的孔型軋制型材的孔型軋制 1.1 定義定義軋槽：軋輥所帶有的不同外形的溝槽。軋槽：軋輥所帶有的不同外形的溝槽?？仔停簝蓚€或三個軋輥相對應(yīng)的軋槽和輥縫所組成的孔型：兩個或三個軋輥相對應(yīng)的軋槽和輥縫所組成的空間。空間。 孔型的要素：高度、寬度、輥縫、側(cè)壁和圓角。孔型的要素：高度、寬度、輥縫、側(cè)壁和圓角?？仔蛙堉疲很埣苻D(zhuǎn)動軋輥的拖動，進入并經(jīng)過孔型，孔

46、型軋制：軋件受轉(zhuǎn)動軋輥的拖動，進入并經(jīng)過孔型，遭到軋槽的軋制，軋出符合孔型外形的斷面外形和尺遭到軋槽的軋制，軋出符合孔型外形的斷面外形和尺寸的制品。寸的制品。金屬塑性加工原理與技術(shù)閉口孔型 開口孔型 1. 開口孔型：消費線桿 2. 閉口孔型：消費槽鋼開口孔型和閉口孔型金屬塑性加工原理與技術(shù)1.2 線桿的孔型軋制一、孔型與孔型要素1、軋槽與孔型金屬塑性加工原理與技術(shù)2、孔型外形金屬塑性加工原理與技術(shù)3、寬展、滿充金屬塑性加工原理與技術(shù)4、輥縫、孔型圓角、側(cè)壁斜度金屬塑性加工原理與技術(shù)5、軋輥直徑與軋輥任務(wù)直徑輥環(huán)直徑、槽底直徑平均直徑V=(1+S) D任務(wù) n /60 1000金屬塑性加工原理與

47、技術(shù)6、孔型系金屬塑性加工原理與技術(shù)金屬塑性加工原理與技術(shù)7、軋槽深度、無槽軋制金屬塑性加工原理與技術(shù)二、孔型參數(shù)金屬塑性加工原理與技術(shù)二、孔型參數(shù)金屬塑性加工原理與技術(shù)二、孔型參數(shù)金屬塑性加工原理與技術(shù)三、軋制原理1、與平輥軋制相比：壓下量沿軋件寬向不一樣，軋件的寬高比小，寬展問題突出變形量用軋制前后的截面積計算金屬塑性加工原理與技術(shù)三、軋制原理2、寬展金屬塑性加工原理與技術(shù)三、軋制原理3、接觸弧長與接觸面積金屬塑性加工原理與技術(shù)三、軋制原理4、咬入問題5、軋制速度與軋輥速度金屬塑性加工原理與技術(shù)四、回線式軋制1. 三棍和高低機架金屬塑性加工原理與技術(shù)四、回線式軋制2. 250線材軋機金屬塑

48、性加工原理與技術(shù)四、回線式軋制3. 軋制造業(yè)圖金屬塑性加工原理與技術(shù)五、連軋-串列式金屬塑性加工原理與技術(shù)五、連軋-串列式金屬塑性加工原理與技術(shù)一、萬能軋機： 是有一對程度軋輥和一對立軋輥的組合式軋機，除用于軋制寬腿工字鋼外，還可軋制鋼軌、槽鋼等。二、優(yōu)點(與孔型軋制相比)： 1. 可以軋制兩腿平行的產(chǎn)品，只需調(diào)整同一軋輥的 輥縫，即可得到不同規(guī)格的產(chǎn)品。 2. 由于其對稱性，可以采用較大的壓下量，使其在 腿部展寬，緊縮效果、外表 質(zhì)量、性能等方面較好。 3. 軋輥磨損小。 4. 易于自動化。 1.3 萬能軋制法金屬塑性加工原理與技術(shù)1. H 型鋼的特點： 截面模數(shù)大，分量輕。便于拼裝。節(jié)約焊接約25% (與普通工字鋼相比) 運用于大型橋梁，高層建筑， 重型設(shè)備，高速公路。 2. 軋制：三、型鋼的孔型軋制金屬塑性加工原理與技術(shù)2.1 熱軋穿孔熱軋穿孔一、斜軋穿孔一、斜軋穿孔 對稱性好，壁厚均勻，由實心坯成毛管。對稱性好，壁厚均勻，由實心坯成毛管。 普通用鍛、軋坯。普通用鍛、軋坯。 1. 13度二輥斜軋穿孔度二輥斜軋穿孔 2. 18度二輥斜軋穿孔度二輥斜軋穿孔(菌式菌式) 第二節(jié)第二節(jié) 管材的孔型軋制