“金屬塑性加工技術(shù)”復(fù)習(xí)思考題完整解答版綜述

1、、填空題1、據(jù)軋輥的配置、軋輥的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和產(chǎn)品的形狀、軋制可分為三類：縱軋、橫軋、斜軋2、討論簡(jiǎn)單軋制過(guò)程主要研究幾何變形區(qū)。幾何變形區(qū)的主要參有：接觸角、變形長(zhǎng)度、變形區(qū)幾何形狀系數(shù)3、穩(wěn)定軋制過(guò)程中，中性角、接觸角和摩擦角之間的關(guān)系式為:4、寬展的組成：滑動(dòng)寬展AB1，翻平寬展AB2，鼓形寬展AB35、軋制時(shí)主電機(jī)軸上輸出的傳動(dòng)力矩，主要克服的阻力矩有：軋制力矩M，空轉(zhuǎn)力矩M0,附加摩擦力矩Mf，動(dòng)力矩Md6、自由鍛的基本工序包括：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、切割等。7、沖孔的方法通常包括：實(shí)心沖子沖孔、在墊環(huán)上沖孔、空心沖子沖孔8、鍛造過(guò)程中常出現(xiàn)的缺陷有：過(guò)熱引起的氣泡、過(guò)熱引起的晶

2、粒粗大、過(guò)燒引起的斷裂、鍛件不當(dāng)引起的人字形裂紋等（表面結(jié)疤、毛刺、劃痕）9、評(píng)價(jià)板材沖壓工藝性的方法包括均勻延伸率、屈強(qiáng)比、硬化指數(shù)和塑性應(yīng)變10、孔型軋制時(shí)寬展類型分為：自由寬展、限制寬展、強(qiáng)迫寬展。11、實(shí)現(xiàn)帶滑動(dòng)拉拔的基本條件為：UnVn，即線的運(yùn)動(dòng)速度大于絞盤的圓周線速度12、帶滑動(dòng)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)大于收線盤與第n個(gè)絞盤圓周線速度之比13、帶滑動(dòng)多模連續(xù)拉拔配模的充分條件:任一道次的延伸系數(shù)大于相鄰兩個(gè)絞盤的速比,或相鄰兩個(gè)絞盤上線的速比大于該兩個(gè)絞盤的速比。14、金屬擠壓時(shí)，按金屬流動(dòng)特征分類有：正擠壓，反擠壓，復(fù)合擠壓，側(cè)向擠壓16、正向擠壓

3、時(shí)，錠坯的尺寸為60mm，擠壓桿的移動(dòng)速度為100mm/s，20mm的圓棒單根流出?？椎乃俣葎t為900mm/s。17、“Y孔型的特征參數(shù)：形狀參數(shù)K=b/R，面積參數(shù)M=f/d2，內(nèi)接圓參數(shù)G=d/b18、孔型軋制的品種包括：線桿、棒、管、型二、名詞解釋1、連續(xù)擠壓：一種無(wú)凸模擠壓。利用凹模腔壁與毛坯表面間的摩擦力作為動(dòng)力，使材料受壓通過(guò)凹模口而成形由于凹模是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)因而只要保證在模腔施加足夠的驅(qū)動(dòng)力，即可使該過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。2、集束拉拔：是將兩根以上斷面為圓形或異形的坯料同時(shí)通過(guò)圓的或異型孔的模子進(jìn)行拉拔，以獲得特殊形狀的異型材的一種加工方法3、閉式模鍛：又稱無(wú)飛邊模鍛。即在成形過(guò)程中模膛是

4、封閉的，分模面間隙是常數(shù)。4、液態(tài)模鍛：將一定量的液態(tài)金屬倒入金屬模膛，隨后在壓力的作用下，使處于熔融或半熔融狀態(tài)的金屬液發(fā)生流動(dòng)并凝固成形，同時(shí)伴有少量塑性變形，從而獲得毛坯或零件的加工方法。5、脫皮擠壓：將錠坯的表層金屬留在擠壓筒內(nèi)的擠壓方法。是在生產(chǎn)黃銅棒材和鋁青銅棒材時(shí)常用的一種擠壓方法6、擠壓縮尾：擠壓制品尾部出現(xiàn)的一種特有的漏斗形缺陷。它產(chǎn)生于擠壓過(guò)程的后期，是由于中心流動(dòng)快，體積供應(yīng)不足，邊部金屬向中部轉(zhuǎn)移形成的。分中心縮尾、環(huán)形縮尾和皮下縮尾三種7、軋制負(fù)荷圖：是指一個(gè)軋制周期內(nèi)，主電機(jī)軸上的力矩隨時(shí)間而變化的負(fù)荷圖。9、沖壓：是通過(guò)模具對(duì)板料施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，

5、從而獲得一定尺寸、形狀和性能的零件或毛坯的加工方法。因?yàn)橥ǔＪ窃诔貤l件下加工，故又稱為冷沖壓。10、孔型系：將錠坯軋成所需的形狀，要經(jīng)過(guò)由大到小排列的一系列孔型，這一系列孔型稱為孔型系。11、填充系數(shù)：擠壓筒內(nèi)孔橫截面積與錠坯的橫截面積之比12、擠壓比：擠壓變形程度的一種表示方法。用擠壓前毛坯的橫截面積與擠壓后制品的橫截面積之比表示13、軋制過(guò)程中性角：前滑區(qū)接觸弧所對(duì)應(yīng)的圓心角14、軋L制壓力：是指軋件給軋輥的合力的垂直分量。亦即指用測(cè)壓儀在壓下螺絲下面測(cè)得的總壓力15、熱軋：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的軋制16、冷軋：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的軋制17、最小可軋厚：是指在一定軋制條件下（軋輥直徑、

6、軋制張力、軋制速度、摩擦條件等不變的情況下），無(wú)論怎樣調(diào)整輥縫或反復(fù)軋制多少道次，軋件不能再軋薄了的極限厚度。此時(shí)軋件的軋出厚度等于軋前厚度18、軋制工作圖表：時(shí)間與各機(jī)架工作狀態(tài)圖二、簡(jiǎn)答簡(jiǎn)析：1、舉例：復(fù)合成形技術(shù)鑄軋、輥鍛、鑄擠鑄軋：鑄軋也稱無(wú)錠軋制，工藝的顯著特點(diǎn)是其結(jié)晶器為兩個(gè)帶水冷系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鑄軋輥，熔體在其輥縫間完成凝固和熱軋兩個(gè)過(guò)程，而且在很短的時(shí)間（23s）內(nèi)完成。2、舉例：短流程生產(chǎn)新技術(shù)鑄軋法生產(chǎn)銅管、連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)鋁帶坯、銅帶“連鑄帶坯+冷軋開坯”技術(shù)鑄軋法生產(chǎn)銅管：直接由水平連鑄機(jī)組生產(chǎn)空心管坯，再由三輥行星軋管機(jī)軋制成一定規(guī)格的拉伸管坯，同時(shí)卷取入盤。生產(chǎn)效率高，軋制

7、后的管材可以直接進(jìn)行多道次拉拔加工而不需要進(jìn)行中間退火，顯著簡(jiǎn)化了加工工藝，連續(xù)性強(qiáng)，更適合于自動(dòng)化連續(xù)加工生產(chǎn)線。3、舉例：連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)連鑄連軋、盤拉技術(shù)、聯(lián)合拉拔連鑄連軋：是指金屬在一條作業(yè)線上連續(xù)通過(guò)熔化、鑄造、軋制、剪切及卷起等工序而獲得板帶坯料的生產(chǎn)方法。4、簡(jiǎn)析：反向擠壓的特點(diǎn)（變形更均勻；降低擠壓力）反向擠壓時(shí)，除靠近?？赘浇幹猓饘倥c擠壓筒壁間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，故無(wú)摩擦，反向擠壓所需的擠壓力小，所以制品精度高，力學(xué)性能均勻，組織均勻，擠壓速度高，成品率和生產(chǎn)速率高5、簡(jiǎn)答：有哪些方法可以制備Al/Cu雙金屬?gòu)?fù)合材料？銅包鋁線的制造方法有：1）將銅帶和鋁桿在孔型中熱軋結(jié)合，再剝?nèi)?/p>

8、飛邊和進(jìn)行拉制2）將銅帶彎卷成直縫管的同時(shí)，把鋁桿包在其中，然后氬弧焊焊合管縫，再進(jìn)行拉制。3）將銅板包裹的鋁錠進(jìn)行靜液擠壓4）使用電鍍法，在無(wú)氧氣氛中（液體或氣體）將鋁桿剝皮，以得到無(wú)氧化膜的清潔表面，然后直接進(jìn)入電鍍槽進(jìn)行鍍銅6、簡(jiǎn)析：解釋軟墊鐓粗可降低鼓形的機(jī)理。由于軟墊的變形抗力較低，優(yōu)先變形并拉著鍛件徑向流動(dòng)，導(dǎo)致鍛件的側(cè)面內(nèi)凹。當(dāng)繼續(xù)鐓粗時(shí)，軟墊直徑增大，厚度變薄，溫度降低，變形抗力增大，鐓粗變形便集中到鍛件上，使側(cè)面內(nèi)凹消失，呈現(xiàn)圓柱形。再繼續(xù)鐓粗時(shí)，可以獲得高度不大的鼓形。7、簡(jiǎn)答：沖壓成形的主要缺陷。起皺開裂回彈毛刺表面劃痕制耳8、簡(jiǎn)答：三種管材襯拉方法的特點(diǎn)長(zhǎng)芯桿拉拔：道次

9、加工率大固定芯頭拉拔：管材內(nèi)表面質(zhì)量比空拉的好，此法應(yīng)用廣泛游動(dòng)芯頭拉拔：適用于長(zhǎng)管和盤管生產(chǎn)，對(duì)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9、簡(jiǎn)析：分析線材拉拔時(shí)反拉力的作用。線材拉拔時(shí)，反拉力會(huì)使拉拔力增加，擔(dān)當(dāng)反拉力小于一定極限值時(shí)，對(duì)拉拔力是無(wú)影響的，控制反拉力小于這一極限值可以減少入模口處的接觸變形區(qū)，所以金屬作用于?？妆谏系膲毫p少，可以減少?？滋幍哪Σ粒瑴p少其摩擦損耗，還會(huì)提高模具使用壽命10、簡(jiǎn)析：金屬塑性加工的產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)涵。（1）化學(xué)成分；（2）內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)；（3）材料性能（力學(xué)性能、物理性能、腐蝕性能、加工性能等）；（4）精度（尺寸精度、形狀精度、表面精度）11、簡(jiǎn)答

10、：減小板材沖裁力的措施。（P231）解析：1）加熱沖裁：材料加熱后，抗剪強(qiáng)度大大降低，從而可降低沖裁力，但因加熱沖裁時(shí)形成氧化皮，所以此方法只適用于厚板或零件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的零件2）階梯凸模沖裁：在多凸模沖模中，將凸模做成不同的高度，呈階梯型布置，使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，以降低總的沖裁力3）斜刃模具沖裁：斜刃沖裁時(shí)，整個(gè)刃口不是同時(shí)切入板料，剪切面積減小，因而可降低沖裁力。12、穿孔熱擠壓銅管的過(guò)程中，穿孔針的受力受熱分析。答：穿孔時(shí)其整體受強(qiáng)烈的壓應(yīng)力作用；同時(shí)受到金屬流動(dòng)產(chǎn)生的軸向摩擦力作用，使整體受拉應(yīng)力；而外表與高溫銅錠直接接觸，溫度急劇升高，而內(nèi)壁受水冷。一個(gè)擠

11、壓道次結(jié)束后，又采用水冷方式對(duì)其外表面進(jìn)行劇烈冷卻。在急冷急熱的工作狀態(tài)下，穿孔針容易產(chǎn)生龜裂、變形、彎曲等缺陷。13、游動(dòng)芯頭拉拔管材時(shí)芯頭穩(wěn)定的力學(xué)條件。解析：兩個(gè)穩(wěn)定條件：）a1p，即游動(dòng)芯頭錐面與軸線之間的夾角必須大于芯頭與管坯間的摩擦角；）a110%。試設(shè)計(jì)成品性能控制工藝。（圖，力學(xué)分析）解析：冷拉銅管的最終產(chǎn)品性能控制主要有成品退火和控制最終變形程度這兩種方法。通過(guò)控制退火溫度、保溫時(shí)間等參數(shù)，可以使產(chǎn)品達(dá)到不同的力學(xué)性能指標(biāo)。但由于退火前的冷變形過(guò)程影響因素復(fù)雜，采用成品退火的技術(shù)方法往往不容易控制產(chǎn)品的最終性因此，實(shí)際生產(chǎn)中一般建議采用控制最終變形程度的方法來(lái)達(dá)到產(chǎn)品的最終性

12、能。該技術(shù)方法的操作要點(diǎn)是：在達(dá)到成品尺寸之前對(duì)管坯進(jìn)行完全退火，退火之后再根據(jù)成品性能進(jìn)行適量冷拉變形。其中預(yù)留的冷變形量需要按照相關(guān)數(shù)據(jù)圖表，并結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。例如，圖中顯示了H62完全退火之后的的力學(xué)性能與后續(xù)冷變形量之間的關(guān)系。根據(jù)成品力學(xué)性能的要求，抗拉強(qiáng)度obn520MPa，因此在ob=520MPa的位置畫一條橫線，交強(qiáng)度曲線于a點(diǎn)；要求伸長(zhǎng)率61010%，于是在610=10%位置畫另一條橫線，交塑性曲線于b點(diǎn)。過(guò)a、b兩點(diǎn)分別畫兩條與橫坐標(biāo)垂直的豎線，與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)（19%和23%）就是最終冷變形率的控制范圍。可見，對(duì)于題中H62黃銅管的最終性能控制，可采取的工藝方法為：完全

13、退火之后，再施加19%-23%的冷拉變形，既達(dá)到成品尺寸，也達(dá)到成品性能要求。7、試分析板材在軋制過(guò)程中出現(xiàn)“張嘴”及“表面橫裂”的原因及采取的防止措施。（P103）1）張嘴：鑄錠質(zhì)量不好，存在鑄造弱面；軋制表面變形；潤(rùn)滑條件差2）表面橫裂：軋制時(shí)表面層與里面層延伸不一致；坯料邊部有小裂口、折皺等缺陷；軋前退火不夠，邊部晶粒粗大或氧化嚴(yán)重未銑干凈；鑄錠中有氣孔、縮孔或脆性雜物及鑄造裂紋，熱軋后坯料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋防止措施：從以下幾個(gè)方面采取措施1）坯料因素：合理調(diào)整金屬的化學(xué)成分，改善鑄錠質(zhì)量，設(shè)法使成分組織均勻，減少坯料本身缺陷，正確的選擇坯料尺寸2）軋輻因素：合理設(shè)計(jì)形狀尺寸，保證硬度，表面光

14、潔，變形過(guò)程中合理調(diào)控軋輻溫度）變形工藝因素：選擇合適的變形程度，采取合理的溫度-速度制度，保持良好的冷卻潤(rùn)滑，注意減少外摩擦的有害影響，盡量減少變形不均勻性，保持變形溫度的均一性尤其是要維持適當(dāng)?shù)淖冃谓K了溫度）加熱及熱處理因素：采取合適的溫度-時(shí)間制度，注意爐內(nèi)氣氛，盡量使被處理材料溫度均勻5）其他因素：勤于觀察，細(xì)心操作，加強(qiáng)管理8、鐓粗時(shí)容易產(chǎn)生哪些質(zhì)量問(wèn)題？其原因是什么？可采取哪些措施去解決這些問(wèn)題？）質(zhì)量問(wèn)題：側(cè)表面易產(chǎn)生縱向或呈45方向的裂紋；坯料徹粗后，上、下端常保留鑄態(tài)組織；高坯料徹粗時(shí)由于失穩(wěn)而彎曲等）原因：A工具與坯料端面之間摩擦力的影響，使金屬變形困難，變形所需的單位壓力

15、增高；從高度方向看，中間部分受到摩擦力的影響小，上下兩端受到的影響大。在接觸面上，中心處的金屬流動(dòng)還受到外層金屬的阻礙，故愈靠近中心部分受到的流動(dòng)阻力愈大，變形愈困難B溫度不均，上下端金屬由于與工具接觸，造成溫度降低快，變形抗力大，故較中間處的金屬變形困難C由與易變形區(qū)金屬變形程度大，自由變形區(qū)變形程度小，于是易變形區(qū)金屬向外流動(dòng)時(shí)便對(duì)易變形區(qū)金屬在徑向方向上作用有壓應(yīng)力，在切向上產(chǎn)生拉應(yīng)力。愈靠近坯料表面切向拉應(yīng)力愈大，當(dāng)切向拉應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限或切向變形超過(guò)材料允許的變形程度時(shí)，便會(huì)引起縱向裂紋。低塑性材料由于抗剪切的能力弱，結(jié)果容易在側(cè)表面產(chǎn)生45。方向的裂紋3）措施：使用潤(rùn)滑劑和預(yù)

16、熱工具；采用凹形毛坯；采用軟金屬墊；采用釧徹、疊徹和套環(huán)內(nèi)鐓粗9、鋁合金正向擠壓時(shí)組織上容易產(chǎn)生哪兩類質(zhì)量問(wèn)題？其原因是什么？P1181）擠壓制品組織的不均勻性：制品中后段的晶粒度比前端大原因：坯料的加熱溫度與擠壓筒溫度相差不大，當(dāng)擠壓比較大或擠壓速度較快時(shí)，由于變形熱與坯料表面摩擦熱效應(yīng)較大，可使擠壓中后期變形區(qū)內(nèi)溫度明顯升高2）粗晶環(huán)：某些金屬或合金在擠壓或隨后的熱處理過(guò)程中，在其外層出現(xiàn)的粗大晶粒組織。形成原因：由于模子形狀約束與外摩擦的作用造成金屬流動(dòng)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)晶溫度降低，容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶并

17、長(zhǎng)大，形成粗晶粒組織。由于擠壓不均勻變形是從制品的頭部到尾部逐漸加劇的，因而粗晶環(huán)的深度也由頭部到尾部逐漸增加。10、畫出軋件軋制過(guò)程簡(jiǎn)圖，并推導(dǎo)軋件咬入及其穩(wěn)定軋制的條件。如何改善軋件軋制過(guò)程中的咬入條件。HU）（rfj亂制過(guò)程圏示幵殆咬入$倚拽入2）穗定軋制1（的拋謝圖1-6當(dāng)軋件完全填充輾間后力的圖示1）咬入條件：軋輥?zhàn)饔迷谲埣嫌袕较蛘龎毫和軋輥旋轉(zhuǎn)方向一致的切向摩擦力T，由庫(kù)倫摩擦定律可知，T=fN，f為咬入時(shí)軋輥和軋件之間的摩擦系數(shù)將N，T水平豎直方向分解如圖所示，則N二Nsina，T二Tcosaxx因?yàn)門二fN，由TN，有xxfNcosaNsinaftaix正壓力N和摩擦力T的

18、合力為R。根據(jù)物理概念，正壓力N和合力R的夾角B稱為摩擦角。因?yàn)閠an0二-=f，即摩擦角B的正切就是摩擦系數(shù)f,則有:tan0tana，即卩aN所以，咬入條件為aN，有Tcos申二Nsin申T/N=ftanpf為穩(wěn)定軋制時(shí)軋輥與軋件之間的摩xxa擦系數(shù)，因?yàn)閒=tan0，于是有tan0tan申0申，考慮到甲=，則有20a,a=20是穩(wěn)定軋制建成的臨界條件，所以，穩(wěn)定軋制時(shí)的條件為a203）咬入條件的改善：減小咬入角或增大摩擦角A減小咬入角的措施：a采用大輥徑軋輥，可使咬入角減小，滿足大壓下量控制；b軋件前端做成錐形或圓弧形，以減小咬入角，拽入后達(dá)到所需的壓下量；c咬入時(shí)輥縫調(diào)大，減小了壓下量

19、從而減小了咬入角。穩(wěn)定軋制過(guò)程建立后，可減小輥縫，加大壓下量，即帶負(fù)荷壓下，充分利用咬入后的剩余摩擦力；B增加摩擦系數(shù)改善咬入的措施a在粗軋機(jī)軋輥上打砂或粗磨，以增加摩擦系數(shù)，打砂比粗磨好，可延長(zhǎng)軋輥壽命；b咬入時(shí)不加或少加潤(rùn)滑劑，或噴灑煤油等澀性油劑，以增加咬入時(shí)的摩擦系數(shù)；c低速咬入時(shí)，以增加咬入時(shí)的摩擦系數(shù)，再高速穩(wěn)定軋制，以提高生產(chǎn)率；d熱軋加熱溫度要適宜。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，溫度高，軋件表面氧化皮可起潤(rùn)滑作用，從而降低摩擦系數(shù)。軋件溫度過(guò)低，表面硬度大，摩擦系數(shù)也較小。e軋輥表面激光處理，燒灼后急速淬火，提高軋輥表面強(qiáng)度，增大摩擦系數(shù)11、結(jié)合“三圖”分析熱軋溫度的確定過(guò)程。P86解析：1）開