北京科技大學固態(tài)成型工藝學考試題

1、一、概念1、軋制剩余摩擦：咬入力Tx和水平阻力Px之間的差值。2、咬入角：軋件被咬入軋輥時軋件和軋輥最先接觸點和軋輥中心的連線與兩軋 輥中心連線所構(gòu)成的角度。3、厚向異性系數(shù)：即塑性應變比r，是以單向拉伸中，寬度方向的應變e2和厚 度方向的應變e3之比：r=e2/e3。4、應變硬化指數(shù)：材料在彈塑性變形時會出現(xiàn)應變硬化現(xiàn)象，其應力應變曲線 常用曲線模型。=Ksn表示，K為硬化系數(shù)，而n稱為硬化指數(shù)。5、軋制單位壓力：當金屬在軋輥間變形時，在變形區(qū)內(nèi)，沿軋輥與軋件接觸面 產(chǎn)生接觸應力，將軋輥表面法相應力稱為軋制單位壓力。切應力稱為單位摩擦力。6、連軋：同一軋件在兩架以上串列配置的軋機上同時軋制的

2、狀態(tài)。7、反向擠壓：擠壓是在壓力作用下，金屬毛坯在模具型腔內(nèi)發(fā)生塑性變形，使 橫斷面發(fā)生變化，從而獲得所要求的形狀和尺寸精度、材料組織性能的零件的一 種壓力加工方法。反擠壓是指金屬流動方向與擠壓桿的運動方向相反，特點是金 屬與擠壓筒內(nèi)壁間無相對運動，也就是無外摩擦。8、軋制寬展：軋制過程中，軋件高度承受軋輥壓縮作用，壓縮下來的體積，按 最小阻力法則移向縱向及橫向，由移向體積所引起的軋件寬度變化為寬展。9、變形抗力：在材料加工過程中塑性變形時，變形金屬材料抵抗塑性變形的力。10、板型：板子的形狀，板帶材橫截面的幾何形狀和自然狀態(tài)下表現(xiàn)平坦度。二、簡答1、中性角的推導，取極大值的條件：答：中性角：

3、中性面nn所對應的角 為中性角，在此面上軋件運動速度與軋輥 線速度的水平分速度相等。前滑區(qū)：金屬力圖相對軋輥表面向前滑動；后滑區(qū)： 金屬力圖相對軋輥表面向后滑動，因此，前、后滑區(qū)摩擦力的方向相反，都指向 中性面。根據(jù)力平衡條件，取此水平分力之和為零：積分后，=Ja p sin a Rda + Ja t cos a Rdax xxx xysin a0 X得到：sin y =f7t cos 以 Rd以 + 4匕 =0 0 xx x2b1 cos a Q Q4pHR若Q4-Q0=0，則有:. sin a 1 一 cos a sin y = 一22日當a很小時，有y =亶（一臭）當a 邛=p 時，y

4、=a /4。2、突緣起皺的影響因素？答：取決于切向壓應力的大小和突緣變形區(qū)抵抗失穩(wěn)起皺的能力，材料的機械性 質(zhì)與突緣變形區(qū)的相對厚度t/ （D0-d）。板料相對厚度，拉伸系數(shù)，材料力學性 能，凹模工作部分幾何形狀等。3、擠壓時周邊金屬的流動狀態(tài)及由此引起的缺陷？答：（1）在填充擠壓階段的，首先發(fā)生鐓粗過程，同時有部分金屬填滿?？?，當 單元體徑向應力達到屈服極限時，?？赘浇饘匍_始塑性變形進入模孔。當模口附近金屬達到屈服極限時，也發(fā)生塑性變形，同時在?？诟浇纬伞八绤^(qū)”。先 進入?？椎慕饘僮冃纬潭群苄?，叫做棒材頭。（2在平流擠壓階段，質(zhì)點不發(fā)生 交錯或反向的流動，原來處于坯料中心或邊緣部分的金屬

5、，在變形后仍處于擠壓 產(chǎn)品的中心或邊緣。中心金屬沿軸向流動，而邊部金屬沿徑向向中心流動。由于 摩擦力的存在，導致邊部金屬流動速度小于中心金屬。在環(huán)形層上除了發(fā)生基本 的延伸和壓縮變形外，還承受了剪切變形。橫斷面徑向上，外層金屬的主延伸 變形比內(nèi)層的大；縱向上制品后端的主延伸變形比前端的大。擠壓筒內(nèi)的金屬， 存在兩個難變形區(qū)。前端難變形區(qū)：位于擠壓筒與模子交界的環(huán)形死區(qū)部位。后 端難變形區(qū)：位于塑性變形區(qū)壓縮錐后面的錠坯未變形部分。（3）在擠壓終了階 段，縱向金屬供應體積大大減小，金屬在徑向上的流動增加，墊片與模子表面的 滑動增加，外層金屬沿著墊片從周邊向中心回轉(zhuǎn)交錯紊亂流動并形成了擠壓縮 尾。

6、缺陷：1）變形不均勻；2）出現(xiàn)粗品組織；3）縮尾。4、拉拔時軸向和徑向的應力分布、不均勻變形以及出現(xiàn)表面裂紋的原因？答：應力沿軸向的分布規(guī)律：軸向應力。1，由變形區(qū)入口端向出口端逐漸增大， 周向應力。0及徑向應力。r則從變形區(qū)入口端到出口端逐漸減?。粦ρ貜较?分布規(guī)律：徑向應力。r與周向應力。0由表面向中心逐漸減小，軸向應力。1 由表面向中心逐漸增大；原因是塑性方程：。1+0 r=Kzh。不均勻變形原因：模 具的形狀，外摩擦條件，拉拔變形的參數(shù)，材料本身的屈服強度。表面裂紋原因: 在拉拔過程中由于不均勻變形引起的，在定徑區(qū)中的被拉金屬所受的沿軸向上的 基本應力分布是周邊的拉應力大于中心層的，

7、再加上不均勻變形的原因，周邊層 受到較大的附加應力作用，因此，被拉金屬周邊層所受的實際工作應力較比中心 層要大得多，當此種拉應力超過抗拉強度時，就產(chǎn)生表面裂紋，模角與摩擦系數(shù) 增大時，則內(nèi)、外層間的應力差值也隨之增大，更容易形成表面裂紋。5、畫圖分析開式模鍛時模壁斜度度金屬充填模膛的影響。3答：模膛斜度對金屬充填模膛是不利的。因為金屬填充模膛的過程實質(zhì)上是一變 截面的擠壓過程，金屬處于三向壓應力狀態(tài)，為了使充填過程得以順利進行，必 須使。3。s，為保證獲得一定大小的。3,模壁斜度越大時所需的擠壓力P也 就越大。三、論述1、回彈的原因、解決措施及原理。答：板料的彎曲和其它變形方式一樣，在塑性變形

8、的同時有彈性變形存在。由于 板料在彎曲時外層受拉，內(nèi)層受壓，所以，當外力去掉以后，曲彎零件要產(chǎn)生角度 和半徑的回彈?；貜検怯捎谠诎搴裆蠎驊兎植疾痪鶆蚨鸬摹p小或消除回彈的方法：減少回彈常用方法有補償法、校正法、改變應力狀態(tài)、 改進工件設計等。補償法：補償法是按預先估算或試驗所得的回彈量,在模具工作部分相應的形狀和尺寸中以“扣除”，從而使出模后的彎曲件獲得要求的形狀和尺寸。 有V型、U型、Z型彎曲等。校正法是在模具結(jié)構(gòu)上采取措施，使校正力集中在彎曲處，通過加大彎 曲處的應力，增大變形區(qū)的塑性變形成份，改善應力狀態(tài)分布，從而減少彈性 變形，減少回彈。調(diào)整模具間隙的方法減少彎曲回彈：縮小模

9、具間隙，有利于減少彎曲回 彈。采取工藝措施的方法減少彎曲回彈：用校正彎曲代替自由彎曲，采用彈性頂板壓緊材料彎曲，并施加較大的背壓 力。凸模圓角半徑盡量取最小彎曲半徑，凹模深度一般不小于倍的料厚。當工件彎曲高度過小時，可先增加彎曲高度，彎曲后在后續(xù)工序切去多余材 料。對精度要求高的彎曲件，可采用彎曲后整形。在允許的情況下，采用加熱后彎曲。改變應力狀態(tài)的方法減少彎曲回彈：采用拉彎工藝或采用附加拉應力的 方法改變板料斷面的應力狀態(tài)，對減少回彈極為有效。在滿足使用的條件下，選用彈性模數(shù)大、屈服點低、硬度低、塑性好的材 料，以減少回彈。2、咬入條件、穩(wěn)態(tài)軋制條件、增大咬入角的措施。答：咬入條件：摩擦角大

10、于等于咬入角6 =a。穩(wěn)定軋制條件：假設由咬入階段過渡到穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)不變及其他條件 相同時，則穩(wěn)定軋制階段允許的咬入角比咬入階段的咬入角大2倍。即a =6。 增大咬入角的措施：y y（1）增大摩擦系數(shù)p ； （2）增加后推力；（3）改變變形參數(shù)和工具尺寸（如軋 輥半徑）或壓下量；（4）增減軋件與軋輥的接觸面積或采用孔型傾角（在孔型軋 制情況下）。3、圖示說明小變形量鍛造圓形坯料的應力特點及生產(chǎn)的缺陷和解決措施。答：1）工具與金屬接觸，通過AB、BC面，沿著與其垂直的方向，將外力6 H傳給坯料的其它 部分，于是坯料中心部分便受到合力6 R的作用；2）軸心部分金屬變形很小，變形金屬主要沿橫 向流動，并對軸心部分金屬作用以附加拉應力 附加拉應力