第10章 擠壓與拉拔工藝(總9)

1、第三篇第三篇 金屬塑性成形工藝及控制金屬塑性成形工藝及控制 第第10章章 金屬擠壓及拉拔工藝金屬擠壓及拉拔工藝（塑性部分9節(jié)）鄭州大學(xué)鄭州大學(xué) 20102010年年3 3月月3 3日日10.3 金屬擠壓工藝金屬擠壓工藝 10.3.1 管棒型材擠壓工藝概述管棒型材擠壓工藝概述用擠壓法生產(chǎn)管棒型材的工藝流程，如圖用擠壓法生產(chǎn)管棒型材的工藝流程，如圖10.41所示。所示。在擠壓生產(chǎn)過程中，在擠壓生產(chǎn)過程中，基本工藝參數(shù)基本工藝參數(shù)的選擇對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著質(zhì)量重要的影的選擇對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著質(zhì)量重要的影響，為了獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須正確地選擇工藝參數(shù)。響，為了獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須正確地選擇工藝參數(shù)。所謂

2、基本工藝參數(shù)包括所謂基本工藝參數(shù)包括制品設(shè)計(jì)制品設(shè)計(jì)和和錠坯尺寸錠坯尺寸、擠壓溫度和速度擠壓溫度和速度、潤(rùn)滑條件潤(rùn)滑條件等等。圖圖10.41 擠壓法生產(chǎn)管棒型材的工藝流程示意擠壓法生產(chǎn)管棒型材的工藝流程示意10.3.2 錠坯尺寸的選擇錠坯尺寸的選擇1.錠坯尺寸選擇的原則錠坯尺寸選擇的原則錠坯尺寸選擇的原則具體包括以下幾點(diǎn)：錠坯尺寸選擇的原則具體包括以下幾點(diǎn)：(1) 錠坯質(zhì)量。錠坯質(zhì)量。對(duì)錠坯質(zhì)量的要求，根據(jù)合金、制品的技術(shù)要求和生產(chǎn)的對(duì)錠坯質(zhì)量的要求，根據(jù)合金、制品的技術(shù)要求和生產(chǎn)的工藝而定。工藝而定。(2) 變形程度。變形程度。根據(jù)合金塑性圖確定適當(dāng)變形量，一般為保證擠壓制品斷根據(jù)合金塑性圖

3、確定適當(dāng)變形量，一般為保證擠壓制品斷面組織和性能均勻，應(yīng)使擠壓時(shí)的變形程度大于面組織和性能均勻，應(yīng)使擠壓時(shí)的變形程度大于80%，可取，可取90%以上。以上。(計(jì)算公式計(jì)算公式)(3) 擠壓壓余。擠壓壓余。在擠壓定尺和倍尺產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)考慮壓余的大小及在擠壓定尺和倍尺產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)考慮壓余的大小及切頭尾切頭尾所所需的金屬量。需的金屬量。(4) 設(shè)備能力。設(shè)備能力。在確定在確定鑄錠尺寸鑄錠尺寸時(shí)，必須考慮設(shè)備的能力和時(shí)，必須考慮設(shè)備的能力和擠壓工具擠壓工具的強(qiáng)的強(qiáng)度。度。(5) 填充系數(shù)。填充系數(shù)。為保證操作順利進(jìn)行，在擠壓筒與鑄錠之間，空心錠坯的為保證操作順利進(jìn)行，在擠壓筒與鑄錠之間，空心錠坯的內(nèi)徑與穿

4、孔針之間都應(yīng)留有一定的間隙。在確定這一間隙時(shí)，應(yīng)考慮錠坯內(nèi)徑與穿孔針之間都應(yīng)留有一定的間隙。在確定這一間隙時(shí)，應(yīng)考慮錠坯熱膨脹的影響。外為擠壓筒內(nèi)徑與錠坯外徑間的間隙；內(nèi)為錠坯（空熱膨脹的影響。外為擠壓筒內(nèi)徑與錠坯外徑間的間隙；內(nèi)為錠坯（空心的）內(nèi)徑與穿孔針外徑間的間隙，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可按表心的）內(nèi)徑與穿孔針外徑間的間隙，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可按表10-2選取。選取。（計(jì)算公（計(jì)算公式）式）表表10-2 外與內(nèi)之值外與內(nèi)之值合金種類合金種類擠壓機(jī)類型擠壓機(jī)類型外外/mm內(nèi)內(nèi)/mm鋁及其合金鋁及其合金臥式臥式立式立式610234834重有色金屬重有色金屬臥式臥式立式立式5101215稀有金屬稀有金屬臥式臥式立式立

5、式24123511.52.擠壓比擠壓比的選擇的選擇擠壓比為制品橫斷面積與坯料橫斷面積的比。擠壓比為制品橫斷面積與坯料橫斷面積的比。選擇擠壓比選擇擠壓比時(shí)應(yīng)考慮合金時(shí)應(yīng)考慮合金塑性、產(chǎn)品性能以及設(shè)備能力等因素。實(shí)際生產(chǎn)中主要考慮擠壓工具的強(qiáng)塑性、產(chǎn)品性能以及設(shè)備能力等因素。實(shí)際生產(chǎn)中主要考慮擠壓工具的強(qiáng)度和擠壓機(jī)允許的最大壓力。度和擠壓機(jī)允許的最大壓力。為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(jìn)行擠壓，一般為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(jìn)行擠壓，一般要求：要求： 一次擠壓的棒、型材一次擠壓的棒、型材 10 鍛造用毛坯鍛造用毛坯 5 二次擠壓用毛坯二次擠壓用毛坯 可不

6、限可不限一般輕金屬擠壓比一般輕金屬擠壓比值的范圍為值的范圍為860，純金屬與軟合金允許的值較大，硬，純金屬與軟合金允許的值較大，硬金屬較小。擠壓型材時(shí)金屬較小。擠壓型材時(shí)=1045，擠壓棒材時(shí)，擠壓棒材時(shí)=1025。為保證焊縫質(zhì)量，。為保證焊縫質(zhì)量，使用組合模擠壓時(shí)使用組合模擠壓時(shí)25。重金屬擠壓比重金屬擠壓比一般在一般在490范圍內(nèi)選取，對(duì)組織與性能有一定要求的擠壓范圍內(nèi)選取，對(duì)組織與性能有一定要求的擠壓制品，擠壓比一般不低于制品，擠壓比一般不低于46。（變形程度（變形程度=？）？）3.錠坯長(zhǎng)度的確定錠坯長(zhǎng)度的確定按擠壓制品所要求的長(zhǎng)度來確定錠坯的長(zhǎng)度時(shí)，可用下式計(jì)算：按擠壓制品所要求的長(zhǎng)度

7、來確定錠坯的長(zhǎng)度時(shí)，可用下式計(jì)算： (10-1)式中，式中，L0錠坯長(zhǎng)度；錠坯長(zhǎng)度； D0錠坯直徑；錠坯直徑； Dt擠壓筒直徑；擠壓筒直徑； Kt填充系數(shù)，填充系數(shù)， ，一般取為，一般取為1.051.1； Lz制品長(zhǎng)度；制品長(zhǎng)度； LQ切頭、切尾長(zhǎng)度；切頭、切尾長(zhǎng)度； hy壓余厚度。壓余厚度。10.3.3 擠壓溫度與速度的選擇擠壓溫度與速度的選擇1.擠壓溫度的選擇擠壓溫度的選擇確定擠壓溫度的原則是：在所選擇的溫度范圍內(nèi)，保證金屬具有最好的塑性確定擠壓溫度的原則是：在所選擇的溫度范圍內(nèi)，保證金屬具有最好的塑性及較低的變形抗力，同時(shí)要保證制品獲得均勻良好的組織性能等。及較低的變形抗力，同時(shí)要保證制

8、品獲得均勻良好的組織性能等。擠壓與軋制相比，由于擠壓變形熱效應(yīng)大，所以一般來說擠壓溫度要比熱軋擠壓與軋制相比，由于擠壓變形熱效應(yīng)大，所以一般來說擠壓溫度要比熱軋的溫度低些。合理的擠壓溫度范圍，應(yīng)該是根據(jù)的溫度低些。合理的擠壓溫度范圍，應(yīng)該是根據(jù)“三圖三圖”定溫的原則：定溫的原則：(1) 合金的狀態(tài)圖。合金的狀態(tài)圖。它能夠初步給出加熱溫度范圍，擠壓上限低于固相線的它能夠初步給出加熱溫度范圍，擠壓上限低于固相線的溫度溫度T0，為了防止鑄錠加熱時(shí)過熱和過燒，通常熱加工溫度上限取，為了防止鑄錠加熱時(shí)過熱和過燒，通常熱加工溫度上限?。?.850.90）T0，而下限對(duì)單相合金（，而下限對(duì)單相合金（0.65

9、0.70）T0。 (2) 金屬與合金的塑性圖。金屬與合金的塑性圖。塑性圖是金屬和合金的塑性在高溫下隨變形狀塑性圖是金屬和合金的塑性在高溫下隨變形狀態(tài)以及加載方式而變化的綜合曲線圖，這些曲線可以是沖擊韌性態(tài)以及加載方式而變化的綜合曲線圖，這些曲線可以是沖擊韌性K、斷、斷面收縮率面收縮率、延伸率、延伸率、扭轉(zhuǎn)角、扭轉(zhuǎn)角以及鐓粗出現(xiàn)第一個(gè)裂紋時(shí)的壓縮率等。以及鐓粗出現(xiàn)第一個(gè)裂紋時(shí)的壓縮率等。(3) 第二類再結(jié)晶圖。第二類再結(jié)晶圖。擠壓制品的溫度，對(duì)制品組織與性能影響很大，參擠壓制品的溫度，對(duì)制品組織與性能影響很大，參照第二類再結(jié)晶圖，可以控制制品的晶粒度。擠壓終了溫度太高會(huì)發(fā)生聚照第二類再結(jié)晶圖，可

10、以控制制品的晶粒度。擠壓終了溫度太高會(huì)發(fā)生聚集再結(jié)晶集再結(jié)晶,溫度過低金屬引起加工硬化和能耗大。溫度過低金屬引起加工硬化和能耗大?？傊傊?，“三圖三圖”定溫是確定熱加工溫度的主要理論依據(jù)，同時(shí)還要考慮擠定溫是確定熱加工溫度的主要理論依據(jù)，同時(shí)還要考慮擠壓加工的特點(diǎn)，如擠壓的金屬與合金、擠壓方法、熱效應(yīng)等。常用鋼種、壓加工的特點(diǎn)，如擠壓的金屬與合金、擠壓方法、熱效應(yīng)等。常用鋼種、輕金屬及重金屬擠壓溫度控制范圍列于表輕金屬及重金屬擠壓溫度控制范圍列于表10-3。表表10-3 常用金屬擠壓溫度控制范圍常用金屬擠壓溫度控制范圍牌號(hào)牌號(hào)擠壓溫度擠壓溫度/牌號(hào)牌號(hào)擠壓溫度擠壓溫度/牌號(hào)牌號(hào)擠壓溫度擠壓溫

11、度/碳素鋼碳素鋼低合金鋼低合金鋼滾珠軸承鋼滾珠軸承鋼鉻不銹鋼鉻不銹鋼鉻鎳不銹鋼鉻鎳不銹鋼純鋁純鋁防銹鋁防銹鋁鍛鋁鍛鋁硬鋁硬鋁超硬鋁超硬鋁1200100120070112525117525118030320480320480370520380450380450鎂合金鎂合金紫銅紫銅(棒棒)紫銅紫銅(管管)H96-H80H68H62HPb59-1HSn70-1HSn62-1300350750830800880790870700770600710600650650750650750HAl77-2QAl10-3-1.5QA19-2,QA19-4QSn6.5-0.1B30鎳及其合金鎳及其合金鉛及其合金鉛及

12、其合金鋅鋅鋅合金鋅合金7208207508007508506507009001000100012002002502503502003202.擠壓速度和金屬流出速度的選擇擠壓速度和金屬流出速度的選擇擠壓時(shí)的速度一般可分為三種表示方法：擠壓時(shí)的速度一般可分為三種表示方法：擠壓速度擠壓速度V擠擠 ，所謂擠壓速度系指擠壓機(jī)主柱塞運(yùn)行速度，也就是擠壓所謂擠壓速度系指擠壓機(jī)主柱塞運(yùn)行速度，也就是擠壓桿與墊片前進(jìn)的速度；桿與墊片前進(jìn)的速度；流出速度流出速度V流，流，是指金屬流出?？椎乃俣?；是指金屬流出?？椎乃俣?；變形速度，變形速度，是指最大主變形與變形時(shí)間之比，也稱應(yīng)變速度。是指最大主變形與變形時(shí)間之比，也

13、稱應(yīng)變速度。一般在工廠中大多采用流出速度一般在工廠中大多采用流出速度，因?yàn)樗鼘?duì)不同的金屬或合金都有一定的，因?yàn)樗鼘?duì)不同的金屬或合金都有一定的數(shù)值范圍，該值取決于金屬或合金的塑性。數(shù)值范圍，該值取決于金屬或合金的塑性。確定金屬流出速度應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：確定金屬流出速度應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：金屬塑性金屬塑性變形區(qū)溫度范圍愈寬變形區(qū)溫度范圍愈寬，則擠壓金屬流出速度也愈大；，則擠壓金屬流出速度也愈大；復(fù)雜斷面比簡(jiǎn)單斷面的金屬流出速度要低復(fù)雜斷面比簡(jiǎn)單斷面的金屬流出速度要低，擠壓大斷面型材的流出速度，擠壓大斷面型材的流出速度應(yīng)低于小斷面的；應(yīng)低于小斷面的；擠壓時(shí)擠壓時(shí)潤(rùn)滑條件潤(rùn)滑條件好，則可提高擠壓速度；好，則

14、可提高擠壓速度；當(dāng)其他條件相同時(shí)，純金屬的流出速度可高于合金的，而快速冷硬的合當(dāng)其他條件相同時(shí)，純金屬的流出速度可高于合金的，而快速冷硬的合金應(yīng)更慢些，高溫的金屬與合金，可用很高的流出速度，例如合金鋼、鈦金應(yīng)更慢些，高溫的金屬與合金，可用很高的流出速度，例如合金鋼、鈦合金等；合金等；對(duì)同一種合金，對(duì)同一種合金，當(dāng)擠壓溫度愈高，則金屬流出速度應(yīng)愈低；當(dāng)擠壓溫度愈高，則金屬流出速度應(yīng)愈低；擠壓管材時(shí)金屬流出速度應(yīng)比擠壓同樣斷面棒材時(shí)取小些。擠壓管材時(shí)金屬流出速度應(yīng)比擠壓同樣斷面棒材時(shí)取小些?？傊_定金屬流出速度時(shí)應(yīng)對(duì)各種因素進(jìn)行綜合分析，不可死套以上原總之，確定金屬流出速度時(shí)應(yīng)對(duì)各種因素進(jìn)行綜合

15、分析，不可死套以上原則。表則。表10-4是常見金屬擠壓流出?？椎乃俣确秶?。是常見金屬擠壓流出?？椎乃俣确秶?。表表10-4 常見金屬擠壓流出模孔的速度常見金屬擠壓流出?？椎乃俣冉饘倥铺?hào)金屬牌號(hào)流出?？姿俣攘鞒瞿？姿俣? / mmin-1金屬牌號(hào)金屬牌號(hào)流出?？姿俣攘鞒瞿？姿俣? /mmin-1純鋁純鋁防銹鋁防銹鋁鍛鋁鍛鋁硬鋁硬鋁超硬鋁超硬鋁鎂合金鎂合金紫銅紫銅H62、H68402502510039013.5120.55183001260HSn70-1HA177-2QSn6.5-0.1B30鎳及其合金鎳及其合金鉛及其合金鉛及其合金鋅鋅鋅合金鋅合金2.46.02.46.01.89.0187.2182

16、206.0602.0232.01210.3.4 擠壓潤(rùn)滑擠壓潤(rùn)滑1)擠壓潤(rùn)滑的目的擠壓潤(rùn)滑的目的為使擠壓時(shí)金屬流動(dòng)均勻，提高制品表面質(zhì)量，延長(zhǎng)擠壓工具的使用壽命為使擠壓時(shí)金屬流動(dòng)均勻，提高制品表面質(zhì)量，延長(zhǎng)擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時(shí)應(yīng)對(duì)擠壓筒、擠壓模、穿孔針進(jìn)和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時(shí)應(yīng)對(duì)擠壓筒、擠壓模、穿孔針進(jìn)行潤(rùn)滑。行潤(rùn)滑。但是，為了防止和減小擠壓縮孔的形成，擠壓時(shí)對(duì)擠壓墊片不能進(jìn)行潤(rùn)滑。但是，為了防止和減小擠壓縮孔的形成，擠壓時(shí)對(duì)擠壓墊片不能進(jìn)行潤(rùn)滑。擠壓潤(rùn)滑的另一目的是防止粘性較大的金屬粘結(jié)擠壓工具，以提高制品質(zhì)擠壓潤(rùn)滑的另一目的是防止粘性較大的金

17、屬粘結(jié)擠壓工具，以提高制品質(zhì)量。如擠壓鋁合金管材時(shí)，對(duì)穿孔針就應(yīng)該進(jìn)行潤(rùn)滑，否則管材內(nèi)表面質(zhì)量。如擠壓鋁合金管材時(shí)，對(duì)穿孔針就應(yīng)該進(jìn)行潤(rùn)滑，否則管材內(nèi)表面質(zhì)量就無法保證。量就無法保證。 2) 擠壓鋁合金的潤(rùn)滑擠壓鋁合金的潤(rùn)滑擠壓鋁合金用的潤(rùn)滑劑有以下幾類：擠壓鋁合金用的潤(rùn)滑劑有以下幾類：70%80%72號(hào)汽缸油號(hào)汽缸油+30%20%粉狀石墨；粉狀石墨；6070%250號(hào)苯甲基硅油號(hào)苯甲基硅油+40%30%粉狀石墨；粉狀石墨；65%汽缸油汽缸油+15%硬脂酸鉛硬脂酸鉛+10%石墨石墨+10%滑石粉；滑石粉；65%汽缸油汽缸油+10%硬脂酸鉛硬脂酸鉛+10%石墨石墨+15%二硫化鉬。二硫化鉬。一般

18、對(duì)鋁合金擠壓時(shí)，為了防止把錠坯表層的油污、氧化物帶進(jìn)制品內(nèi)部一般對(duì)鋁合金擠壓時(shí)，為了防止把錠坯表層的油污、氧化物帶進(jìn)制品內(nèi)部或表面，保證制品質(zhì)量，一般不使用潤(rùn)滑劑，有時(shí)在模子上涂上極少一點(diǎn)或表面，保證制品質(zhì)量，一般不使用潤(rùn)滑劑，有時(shí)在模子上涂上極少一點(diǎn)潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑。3) 銅合金及其他重金屬的潤(rùn)滑銅合金及其他重金屬的潤(rùn)滑重金屬大多用重金屬大多用45號(hào)號(hào)機(jī)油機(jī)油加加20%30%片狀石墨片狀石墨作潤(rùn)滑劑；作潤(rùn)滑劑；而青銅、白銅擠壓時(shí)，用而青銅、白銅擠壓時(shí)，用45號(hào)機(jī)油號(hào)機(jī)油30%40%的片狀石墨。在冬季為增加的片狀石墨。在冬季為增加潤(rùn)滑劑的流動(dòng)性，往往加入潤(rùn)滑劑的流動(dòng)性，往往加入5%9%煤油，在夏

19、季則加適量的松香，可使煤油，在夏季則加適量的松香，可使石墨質(zhì)點(diǎn)處于懸浮狀態(tài)。石墨質(zhì)點(diǎn)處于懸浮狀態(tài)。銅及銅合金在擠壓時(shí)都要進(jìn)行潤(rùn)滑，在模子和穿孔針上薄薄地涂上一層，銅及銅合金在擠壓時(shí)都要進(jìn)行潤(rùn)滑，在模子和穿孔針上薄薄地涂上一層，擠壓筒在擠壓后也用蘸有上述潤(rùn)滑劑的布簡(jiǎn)單擦一下。擠壓筒在擠壓后也用蘸有上述潤(rùn)滑劑的布簡(jiǎn)單擦一下。4) 鋼、鎳、鈦等合金的潤(rùn)滑鋼、鎳、鈦等合金的潤(rùn)滑鋼、鎳、鈦等合金目前大多采用鋼、鎳、鈦等合金目前大多采用玻璃潤(rùn)滑劑玻璃潤(rùn)滑劑，這種潤(rùn)滑劑在擠壓時(shí)能起到潤(rùn)，這種潤(rùn)滑劑在擠壓時(shí)能起到潤(rùn)滑與絕熱作用。玻璃潤(rùn)滑劑的使用方法有涂層法、滾玻璃粉法以及玻璃布包滑與絕熱作用。玻璃潤(rùn)滑劑的使用

20、方法有涂層法、滾玻璃粉法以及玻璃布包錠法等，以潤(rùn)滑擠壓筒與錠坯的接觸面。在制品表面錠法等，以潤(rùn)滑擠壓筒與錠坯的接觸面。在制品表面去除玻璃潤(rùn)滑劑的方法，去除玻璃潤(rùn)滑劑的方法，一般采用噴砂法、急冷法及化學(xué)法等。一般采用噴砂法、急冷法及化學(xué)法等。對(duì)低碳鋼的冷擠壓，廣泛采用磷化對(duì)低碳鋼的冷擠壓，廣泛采用磷化-皂化處理潤(rùn)滑方法。皂化處理潤(rùn)滑方法。磷化處理磷化處理：是將經(jīng)過表面潔凈處理的鋼放入：是將經(jīng)過表面潔凈處理的鋼放入磷酸錳鐵或磷酸二氫鋅磷酸錳鐵或磷酸二氫鋅的水溶液的水溶液中，通過磷酸與鐵相互作用，生成不溶于水的、牢固地粘附在鋼表面的中，通過磷酸與鐵相互作用，生成不溶于水的、牢固地粘附在鋼表面的磷酸磷

21、酸鹽膜層鹽膜層的過程，膜層厚度約為十幾微米，主要成分為磷酸鐵或磷酸鋅，呈多的過程，膜層厚度約為十幾微米，主要成分為磷酸鐵或磷酸鋅，呈多孔狀，對(duì)其他潤(rùn)滑劑具有很孔狀，對(duì)其他潤(rùn)滑劑具有很強(qiáng)的吸附強(qiáng)的吸附作用。作用。由于磷化膜層本身摩擦系數(shù)并不很低，為提高潤(rùn)滑效果，通常磷化后再進(jìn)行由于磷化膜層本身摩擦系數(shù)并不很低，為提高潤(rùn)滑效果，通常磷化后再進(jìn)行皂化處理皂化處理。皂化是利用硬脂酸鈉或肥皂作潤(rùn)滑劑，與磷化層中的磷酸鋅反應(yīng)。皂化是利用硬脂酸鈉或肥皂作潤(rùn)滑劑，與磷化層中的磷酸鋅反應(yīng)生成生成硬脂酸鋅硬脂酸鋅，俗稱鋅肥皂或金屬肥皂的過程。典型的磷化，俗稱鋅肥皂或金屬肥皂的過程。典型的磷化-皂化處理工藝包皂化處

22、理工藝包括除油括除油-酸洗酸洗-磷化磷化-中和中和-皂化皂化-干燥等工序。干燥等工序。10.5 拉拔理論及工藝?yán)卫碚摷肮に?0.5.1拉拔的基本理論拉拔的基本理論1.拉拔工藝概述拉拔工藝概述1)拉拔的分類拉拔的分類在拉力的作用下，使金屬坯料通過模孔，從而獲得相應(yīng)形狀和尺寸制品的在拉力的作用下，使金屬坯料通過?？?，從而獲得相應(yīng)形狀和尺寸制品的塑性加工方法稱之為拉拔塑性加工方法稱之為拉拔，如圖，如圖10.42所示。所示。拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法之一。拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法之一。圖圖10.42 拉拔工藝示意拉拔工藝示意按拉拔時(shí)按拉拔時(shí)金屬的溫度金屬的溫

23、度分，在再結(jié)晶溫度以下的拉拔是分，在再結(jié)晶溫度以下的拉拔是冷拔冷拔，在再結(jié)晶溫度，在再結(jié)晶溫度以上的拉拔是以上的拉拔是熱拔熱拔，在高于室溫低于再結(jié)晶溫度的拉拔是溫拔。冷拔是金，在高于室溫低于再結(jié)晶溫度的拉拔是溫拔。冷拔是金屬絲、線生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的拉拔方式。熱拔主要用于高熔點(diǎn)金屬如鎢、屬絲、線生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的拉拔方式。熱拔主要用于高熔點(diǎn)金屬如鎢、鉬等金屬絲的拉拔。溫拔主要用于難變形的合金如高速鋼絲、軸承鋼絲的鉬等金屬絲的拉拔。溫拔主要用于難變形的合金如高速鋼絲、軸承鋼絲的拉拔。拉拔。按拉拔制品的按拉拔制品的斷面形狀斷面形狀，可將拉拔分為實(shí)心材拉拔和空心材拉拔。實(shí)心材，可將拉拔分為實(shí)心材拉拔和

24、空心材拉拔。實(shí)心材拉拔主要包括棒材、型材及線材的拉拔?？招牟睦沃饕糜趫A管和異型拉拔主要包括棒材、型材及線材的拉拔?？招牟睦沃饕糜趫A管和異型管材的拉拔。管材的拉拔。按拉拔過程中金屬同時(shí)通過的模子數(shù)分，只通過一個(gè)模子的拉拔是按拉拔過程中金屬同時(shí)通過的模子數(shù)分，只通過一個(gè)模子的拉拔是單道次單道次拉拔拉拔，依次連續(xù)通過若干，依次連續(xù)通過若干(225)個(gè)模子的拉拔是個(gè)模子的拉拔是多道次連續(xù)拉拔多道次連續(xù)拉拔。 2)拉拔的特點(diǎn)拉拔的特點(diǎn) 與其他塑性加工方法相比較，拉拔工藝法有以下特點(diǎn)：與其他塑性加工方法相比較，拉拔工藝法有以下特點(diǎn)：(1) 拉拔制品尺寸精確、表面質(zhì)量高。拉拔制品尺寸精確、表面質(zhì)量高

25、。由于拉拔一般在冷狀態(tài)由于拉拔一般在冷狀態(tài)下進(jìn)行，與熱軋材相比，拉拔制品有較高的尺寸精度和表面光下進(jìn)行，與熱軋材相比，拉拔制品有較高的尺寸精度和表面光潔度。潔度。(2) 拉拔制品力學(xué)性能高拉拔制品力學(xué)性能高。在拉拔過程中，會(huì)產(chǎn)生加工硬化，。在拉拔過程中，會(huì)產(chǎn)生加工硬化，從而使材料的強(qiáng)度提高。從而使材料的強(qiáng)度提高。(3) 拉拔生產(chǎn)的工具和設(shè)備簡(jiǎn)單，維修方便拉拔生產(chǎn)的工具和設(shè)備簡(jiǎn)單，維修方便。在一臺(tái)拉拔設(shè)備。在一臺(tái)拉拔設(shè)備上只需要更換模具即可生產(chǎn)多種規(guī)格和品種的制品。拉拔方法上只需要更換模具即可生產(chǎn)多種規(guī)格和品種的制品。拉拔方法也很適合用于連續(xù)高速生產(chǎn)斷面尺寸很小而長(zhǎng)度很長(zhǎng)的制品，也很適合用于連續(xù)

26、高速生產(chǎn)斷面尺寸很小而長(zhǎng)度很長(zhǎng)的制品，生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)效率高。(4) 道次變形量和兩次退火間的總變形量受到限制道次變形量和兩次退火間的總變形量受到限制。拉拔時(shí)的。拉拔時(shí)的變形量一般較小，這使得拉拔道次一般較多。變形量一般較小，這使得拉拔道次一般較多。2.拉拔的變形指數(shù)與拉拔實(shí)現(xiàn)條件拉拔的變形指數(shù)與拉拔實(shí)現(xiàn)條件1)拉拔時(shí)的變形指數(shù)拉拔時(shí)的變形指數(shù)拉拔時(shí)坯料發(fā)生塑性變形，其形狀和尺寸發(fā)生改變。以拉拔時(shí)坯料發(fā)生塑性變形，其形狀和尺寸發(fā)生改變。以Fq和和Lq表示拉拔前金屬坯料的斷面積及長(zhǎng)度，表示拉拔前金屬坯料的斷面積及長(zhǎng)度，F(xiàn)h和和Lh表示拉拔后表示拉拔后金屬制品的斷面積和長(zhǎng)度，根據(jù)體積不變的條件可得

27、到以下金屬制品的斷面積和長(zhǎng)度，根據(jù)體積不變的條件可得到以下的變形指數(shù)和它們之間的關(guān)系式。的變形指數(shù)和它們之間的關(guān)系式。（1）延伸系數(shù)延伸系數(shù)。 表示拉拔后金屬材料長(zhǎng)度與拉拔前金屬材表示拉拔后金屬材料長(zhǎng)度與拉拔前金屬材料長(zhǎng)度之比，也等于拉拔前后橫斷面的面積之比，即：料長(zhǎng)度之比，也等于拉拔前后橫斷面的面積之比，即： (10-2)（2）斷面減縮率斷面減縮率。 表示拉拔后金屬材料橫斷面積減小量與表示拉拔后金屬材料橫斷面積減小量與初始面積之比，即：初始面積之比，即： (10-3)2)實(shí)現(xiàn)拉拔過程的基本條件實(shí)現(xiàn)拉拔過程的基本條件 拉拔過程是借助于在被加工的坯料前端施以拉力實(shí)現(xiàn)的，拉拔過程是借助于在被加工的

28、坯料前端施以拉力實(shí)現(xiàn)的，變形區(qū)的受力特點(diǎn)為二向壓縮一向拉伸狀態(tài)，如果拉應(yīng)力過變形區(qū)的受力特點(diǎn)為二向壓縮一向拉伸狀態(tài)，如果拉應(yīng)力過大，超過材料出?？诘那?qiáng)度，則可引起制品出現(xiàn)細(xì)徑，大，超過材料出模口的屈服強(qiáng)度，則可引起制品出現(xiàn)細(xì)徑，甚至拉斷，因此必須滿足以下基本條件：甚至拉斷，因此必須滿足以下基本條件： (10-4)式中，式中，l 作用在被拉金屬出?？跈M斷面上的拉拔應(yīng)力；作用在被拉金屬出?？跈M斷面上的拉拔應(yīng)力； P l 拉拔力；拉拔力； Fl 被拉金屬出?？跈M斷面積；被拉金屬出模口橫斷面積； s 金屬出?？诤蟮淖冃慰沽?；金屬出模口后的變形抗力；在拉拔過程中，因?yàn)樽冃慰沽﹄S變形的大小發(fā)生變化，確

29、定起在拉拔過程中，因?yàn)樽冃慰沽﹄S變形的大小發(fā)生變化，確定起來比較困難，另外金屬拉拔時(shí)產(chǎn)生加工硬化，變形抗力與抗拉來比較困難，另外金屬拉拔時(shí)產(chǎn)生加工硬化，變形抗力與抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度b相近，故式相近，故式(10-4)也可以表示為也可以表示為l1.11.25 。表表10-5 有色金屬拉拔時(shí)的安全系數(shù)有色金屬拉拔時(shí)的安全系數(shù)拉拔制品的品種與規(guī)格厚壁管材、型材及棒材薄壁管材和型材不同直徑的線材/mm1.01.00.40.41.00.100.050.0500.015安全系數(shù)K1.351.41.61.41.51.61.82.03)拉拔后金屬的組織與性能拉拔后金屬的組織與性能金屬在拔制過程中其內(nèi)部的晶粒尺寸也相應(yīng)

30、地發(fā)生了變化，金屬在拔制過程中其內(nèi)部的晶粒尺寸也相應(yīng)地發(fā)生了變化，即晶粒在拉拔方向上拉長(zhǎng)。在變形量較大的情況下，可出現(xiàn)即晶粒在拉拔方向上拉長(zhǎng)。在變形量較大的情況下，可出現(xiàn)明顯的纖維狀組織，使得制品呈現(xiàn)各向異性，形成變形織構(gòu)。明顯的纖維狀組織，使得制品呈現(xiàn)各向異性，形成變形織構(gòu)。在拉拔時(shí)形成的變形織構(gòu)叫做在拉拔時(shí)形成的變形織構(gòu)叫做“絲織構(gòu)絲織構(gòu)”，其特征是各個(gè)晶其特征是各個(gè)晶粒的某一晶向與拉拔力方向平行或接近平行。粒的某一晶向與拉拔力方向平行或接近平行。金屬拉拔后的制品產(chǎn)生顯著的加工硬化，即隨著變形程度的金屬拉拔后的制品產(chǎn)生顯著的加工硬化，即隨著變形程度的增加，變形阻力增大，增加，變形阻力增大，

31、強(qiáng)度和硬度增高，而塑性、韌性下降強(qiáng)度和硬度增高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。在生產(chǎn)中可在生產(chǎn)中可利用加工硬化來提高材料的強(qiáng)度利用加工硬化來提高材料的強(qiáng)度，從而改善其力，從而改善其力學(xué)性能。但加工硬化會(huì)給冷拔帶來困難，為能進(jìn)一步進(jìn)行冷學(xué)性能。但加工硬化會(huì)給冷拔帶來困難，為能進(jìn)一步進(jìn)行冷拔變形，需要進(jìn)行拔變形，需要進(jìn)行中間退火中間退火。另外，冷拔后材料的物理與物理化學(xué)性質(zhì)如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、另外，冷拔后材料的物理與物理化學(xué)性質(zhì)如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性、密度、耐腐蝕性都會(huì)發(fā)生改變。磁性、密度、耐腐蝕性都會(huì)發(fā)生改變。3.圓棒拉拔時(shí)應(yīng)力與變形狀態(tài)圓棒拉拔時(shí)應(yīng)力與變形狀態(tài)在拉拔時(shí)，變形區(qū)金屬所受的外力在拉

32、拔時(shí)，變形區(qū)金屬所受的外力有拉拔力有拉拔力P，模壁給予金屬的正拉力，模壁給予金屬的正拉力N和摩擦力和摩擦力T，如圖，如圖10.43所示。所示。金屬在拉拔力、正壓力和摩擦力的金屬在拉拔力、正壓力和摩擦力的作用下，作用下，變形區(qū)的金屬處于兩向壓變形區(qū)的金屬處于兩向壓和一向拉的應(yīng)力狀態(tài)。和一向拉的應(yīng)力狀態(tài)。由于被拉金由于被拉金屬是實(shí)心圓棒，應(yīng)力呈軸對(duì)稱應(yīng)力屬是實(shí)心圓棒，應(yīng)力呈軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)，即狀態(tài)，即r = 。變形區(qū)中金屬的變形狀態(tài)為兩向壓變形區(qū)中金屬的變形狀態(tài)為兩向壓縮和一向延伸?？s和一向延伸。 圖圖10.43 圓棒拉拔時(shí)應(yīng)力與變形狀態(tài)圓棒拉拔時(shí)應(yīng)力與變形狀態(tài)通過分析坐標(biāo)網(wǎng)格在拉拔前后的變化，可得

33、出以下規(guī)律（如圖通過分析坐標(biāo)網(wǎng)格在拉拔前后的變化，可得出以下規(guī)律（如圖10.44）：）：(1) 縱向上的網(wǎng)格變化?？v向上的網(wǎng)格變化。在在軸線上軸線上，拉拔前形狀為正方形網(wǎng)格，拉拔前形狀為正方形網(wǎng)格A經(jīng)拉拔后經(jīng)拉拔后變成矩形，內(nèi)切圓變成正橢圓，其長(zhǎng)軸和拉拔方向一致。因此，金屬在軸變成矩形，內(nèi)切圓變成正橢圓，其長(zhǎng)軸和拉拔方向一致。因此，金屬在軸線上的變形是沿軸向延伸，在徑向和周向上被壓縮。線上的變形是沿軸向延伸，在徑向和周向上被壓縮。在在周邊上周邊上的網(wǎng)格除了受到軸向拉長(zhǎng)，徑向和周向上被壓縮之外，還發(fā)生了的網(wǎng)格除了受到軸向拉長(zhǎng)，徑向和周向上被壓縮之外，還發(fā)生了剪切變形剪切變形。圖圖10.44 圓棒

34、拉拔時(shí)斷面坐標(biāo)網(wǎng)格的變化圓棒拉拔時(shí)斷面坐標(biāo)網(wǎng)格的變化(2) 橫向上的網(wǎng)格變化。橫向上的網(wǎng)格變化。拉拔前為拉拔前為直線的橫線直線的橫線進(jìn)入變形區(qū)后開始變成進(jìn)入變形區(qū)后開始變成拉拔方向凸出的弧拉拔方向凸出的弧形線，形線，且其曲率由入口端到出口端逐漸增大，到出口端后不再變化。說明且其曲率由入口端到出口端逐漸增大，到出口端后不再變化。說明在拉拔過程中在拉拔過程中周邊層的金屬流動(dòng)速度小于中間層。周邊層的金屬流動(dòng)速度小于中間層。隨著模角和摩擦隨著模角和摩擦系數(shù)的增大，這種不均勻性更加明顯。系數(shù)的增大，這種不均勻性更加明顯。拉拔后中心線上延伸變形最小，拉拔后中心線上延伸變形最小，表面延伸變形最大表面延伸變形

35、最大，其他部分，其他部分的延伸變形介于兩者之間；的延伸變形介于兩者之間；而拉拔后中心線上的壓縮變形而拉拔后中心線上的壓縮變形最小，表面的壓縮變形最大，最小，表面的壓縮變形最大，其他部分的壓縮變形介于兩者其他部分的壓縮變形介于兩者之間。之間。4.管材拉拔時(shí)的應(yīng)力與變管材拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形形1)空拉時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)空拉時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)空拉時(shí)，空拉時(shí)，主應(yīng)力圖仍為兩向壓、主應(yīng)力圖仍為兩向壓、一向拉的應(yīng)力狀態(tài)一向拉的應(yīng)力狀態(tài);而主變形圖而主變形圖則根據(jù)壁厚增加或減小，可以則根據(jù)壁厚增加或減小，可以是是:軸向延伸軸向延伸、周向壓縮周向壓縮、徑向徑向（厚向）（厚向）延伸或壓縮延伸或壓縮的變的變

36、形狀態(tài)（如圖形狀態(tài)（如圖10.45所示）。所示）。圖圖10.45 空拉管材時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變空拉管材時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變影響空拉時(shí)壁厚變化的因素比較復(fù)雜，主要有以下幾點(diǎn)：影響空拉時(shí)壁厚變化的因素比較復(fù)雜，主要有以下幾點(diǎn)：(1) 管坯幾何尺寸的影響管坯幾何尺寸的影響。近年來的研究表明，影響空拉壁厚。近年來的研究表明，影響空拉壁厚變化的因素應(yīng)是管坯的徑厚比及相對(duì)拉拔應(yīng)力，考慮兩者的綜變化的因素應(yīng)是管坯的徑厚比及相對(duì)拉拔應(yīng)力，考慮兩者的綜合影響所得到的臨界系數(shù)（徑厚比）合影響所得到的臨界系數(shù)（徑厚比）Do/So = 3.67.6。一般情。一般情況下，當(dāng)況下，當(dāng)Do/So7.6時(shí)，只出現(xiàn)增壁時(shí)，只出現(xiàn)增壁(越薄

37、時(shí)越薄時(shí))；當(dāng)；當(dāng)Do/SO3.6時(shí)時(shí)只出現(xiàn)減壁只出現(xiàn)減壁(越厚時(shí)越厚時(shí)) ；Do/So =3.67.6時(shí)，壁厚基本不變。時(shí)，壁厚基本不變。(2) 材質(zhì)與狀態(tài)的影響材質(zhì)與狀態(tài)的影響。材質(zhì)與材料的狀態(tài)決定變形抗力、坯。材質(zhì)與材料的狀態(tài)決定變形抗力、坯料與工具間的摩擦系數(shù)以及金屬變形時(shí)的硬化速率。研究表明，料與工具間的摩擦系數(shù)以及金屬變形時(shí)的硬化速率。研究表明，金屬硬度越高，增壁趨勢(shì)越弱金屬硬度越高，增壁趨勢(shì)越弱。(3) 道次加工率與加工道次的影響。道次加工率與加工道次的影響。道次加工率增大時(shí)，相對(duì)道次加工率增大時(shí)，相對(duì)拉應(yīng)力值增加，這使增壁幅度減小，減壁空拉過程的減壁幅度拉應(yīng)力值增加，這使增壁幅

38、度減小，減壁空拉過程的減壁幅度增大。增大。當(dāng)當(dāng)40%時(shí)，盡管時(shí)，盡管Do/So7.6，也有可能出現(xiàn)減壁現(xiàn)象，也有可能出現(xiàn)減壁現(xiàn)象，這是由于相對(duì)拉拔應(yīng)力增大之故這是由于相對(duì)拉拔應(yīng)力增大之故。(4) 潤(rùn)滑條件、模子幾何參數(shù)及拉拔速度的影響潤(rùn)滑條件、模子幾何參數(shù)及拉拔速度的影響。潤(rùn)滑條件。潤(rùn)滑條件的惡化，模角不在合理范圍內(nèi)，定徑帶長(zhǎng)度以及拉速增大均的惡化，模角不在合理范圍內(nèi)，定徑帶長(zhǎng)度以及拉速增大均會(huì)使會(huì)使相對(duì)拉拔力增加相對(duì)拉拔力增加，從而導(dǎo)致增壁空拉過程的，從而導(dǎo)致增壁空拉過程的增壁量減小增壁量減小，而使減壁過程的而使減壁過程的減壁幅度加大減壁幅度加大。與擠壓、軋制工藝不同，與擠壓、軋制工藝不同，

39、空拉具有糾正管材偏心的作用空拉具有糾正管材偏心的作用，其原因在于周向應(yīng)力的分布不同，壁厚處的周向應(yīng)力小于壁其原因在于周向應(yīng)力的分布不同，壁厚處的周向應(yīng)力小于壁薄處的周向應(yīng)力。因薄處的周向應(yīng)力。因周向應(yīng)力是引起壁厚增加的應(yīng)力周向應(yīng)力是引起壁厚增加的應(yīng)力，周向，周向應(yīng)力越大，壁厚增加得越大，所以壁薄部分在周向應(yīng)力的作應(yīng)力越大，壁厚增加得越大，所以壁薄部分在周向應(yīng)力的作用下逐漸增厚，使整個(gè)斷面上的管壁厚趨于一致。用下逐漸增厚，使整個(gè)斷面上的管壁厚趨于一致。有芯頭拉拔時(shí)糾正管材偏心的效果沒有空拉時(shí)顯著有芯頭拉拔時(shí)糾正管材偏心的效果沒有空拉時(shí)顯著，這是由，這是由于此時(shí)徑向壓應(yīng)力增大，從而妨礙了管材壁厚的

40、調(diào)整。于此時(shí)徑向壓應(yīng)力增大，從而妨礙了管材壁厚的調(diào)整。2)襯拉時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)襯拉時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)(1) 固定短芯頭拉拔的情況固定短芯頭拉拔的情況（如圖（如圖10.46）。在使用固定芯頭拉拔時(shí)，）。在使用固定芯頭拉拔時(shí)，由于管子內(nèi)部的芯頭不動(dòng)，由于管子內(nèi)部的芯頭不動(dòng)，接觸接觸摩擦面積比拉拔棒材和空拉時(shí)大，摩擦面積比拉拔棒材和空拉時(shí)大，因而道次加工率較小因而道次加工率較小。圖中圖中:區(qū)為空拉區(qū)區(qū)為空拉區(qū)區(qū)為減壁段區(qū)為減壁段區(qū)為定徑段。區(qū)為定徑段。圖圖10.46 固定短芯頭拉拔固定短芯頭拉拔時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn) (2) 長(zhǎng)芯桿拉拔的情況（如圖長(zhǎng)芯桿拉拔的情況（如

41、圖10.47）。）。長(zhǎng)芯桿拉拔管材時(shí)管子的應(yīng)力和應(yīng)變長(zhǎng)芯桿拉拔管材時(shí)管子的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)與固定短芯頭拉拔時(shí)的基本相同，狀態(tài)與固定短芯頭拉拔時(shí)的基本相同，變形區(qū)由空拉段、減壁段和定徑段組變形區(qū)由空拉段、減壁段和定徑段組成成。長(zhǎng)芯桿拉拔的特點(diǎn)是：在管材拉拔時(shí)長(zhǎng)芯桿拉拔的特點(diǎn)是：在管材拉拔時(shí)芯桿有向前滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此芯桿作芯桿有向前滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此芯桿作用于管內(nèi)表面的摩擦力方向與拉拔方用于管內(nèi)表面的摩擦力方向與拉拔方向一致，從而有助于減小拉拔力。向一致，從而有助于減小拉拔力。與固定短芯頭拉拔相比，拉拔力一般與固定短芯頭拉拔相比，拉拔力一般可減小可減小15%20%，因此長(zhǎng)芯桿拉拔可，因此長(zhǎng)芯桿拉拔可以

42、采用較大的延伸系數(shù)，最大延伸系以采用較大的延伸系數(shù)，最大延伸系數(shù)可達(dá)數(shù)可達(dá)2.95。 圖圖10.47 長(zhǎng)芯桿拉拔時(shí)長(zhǎng)芯桿拉拔時(shí)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)(3) 游動(dòng)芯頭拉拔的情況（如圖游動(dòng)芯頭拉拔的情況（如圖10.48）。）。在用游動(dòng)芯頭拉伸時(shí)，芯頭在用游動(dòng)芯頭拉伸時(shí)，芯頭后端不固定，靠自身的幾何形狀與管后端不固定，靠自身的幾何形狀與管子接觸面之間力的平衡使其穩(wěn)定在變子接觸面之間力的平衡使其穩(wěn)定在變形區(qū)中。形區(qū)中。游動(dòng)芯頭一般由三部分組成：小圓柱游動(dòng)芯頭一般由三部分組成：小圓柱部分，其直徑等于拉拔后管子的內(nèi)徑；部分，其直徑等于拉拔后管子的內(nèi)徑；圓錐部分，其錐角略小于模角；大圓圓錐

43、部分，其錐角略小于模角；大圓柱部分，其直徑略小于管坯的內(nèi)徑。柱部分，其直徑略小于管坯的內(nèi)徑。為實(shí)現(xiàn)正常拉拔，游動(dòng)芯頭的錐角必為實(shí)現(xiàn)正常拉拔，游動(dòng)芯頭的錐角必須大于芯頭與管坯間的摩擦角，而小須大于芯頭與管坯間的摩擦角，而小于?？妆诘膬A角。于模孔壁的傾角。 圖圖10.48 游動(dòng)芯頭拉拔時(shí)變形區(qū)的受力游動(dòng)芯頭拉拔時(shí)變形區(qū)的受力 3)擴(kuò)徑拉拔時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變擴(kuò)徑拉拔時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變擴(kuò)徑拉拔是一種用擴(kuò)徑拉拔是一種用小直徑管坯拉拔成大直徑管材小直徑管坯拉拔成大直徑管材的拉拔方法。擴(kuò)徑拉拔有的拉拔方法。擴(kuò)徑拉拔有兩種類型，壓入擴(kuò)徑和拉伸擴(kuò)徑，如圖兩種類型，壓入擴(kuò)徑和拉伸擴(kuò)徑，如圖10.49所示所示壓入擴(kuò)徑法適合

44、用于大而壓入擴(kuò)徑法適合用于大而短的管坯。短的管坯。壓入擴(kuò)徑法的管坯長(zhǎng)度和直徑之比一般不大于壓入擴(kuò)徑法的管坯長(zhǎng)度和直徑之比一般不大于10。壓入擴(kuò)徑時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。壓入擴(kuò)徑時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)為縱向、徑向兩向壓應(yīng)力，切向（為縱向、徑向兩向壓應(yīng)力，切向（周向）拉應(yīng)力周向）拉應(yīng)力；變形狀態(tài)為兩向壓縮變；變形狀態(tài)為兩向壓縮變形和一向延伸變形，即擴(kuò)徑時(shí)管坯的長(zhǎng)度縮短，壁厚變薄，直徑增大。形和一向延伸變形，即擴(kuò)徑時(shí)管坯的長(zhǎng)度縮短，壁厚變薄，直徑增大。拉拔擴(kuò)徑法適合用于小斷面的薄壁長(zhǎng)管生產(chǎn)。拉拔擴(kuò)徑法適合用于小斷面的薄壁長(zhǎng)管生產(chǎn)。拉拔擴(kuò)徑的應(yīng)力狀態(tài)與壓入拉拔擴(kuò)徑的應(yīng)力狀態(tài)與壓入擴(kuò)徑的不同在于軸向應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，變形狀態(tài)

45、與壓入擴(kuò)徑相同，但擴(kuò)徑的不同在于軸向應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，變形狀態(tài)與壓入擴(kuò)徑相同，但壁厚壁厚減薄量一般比壓入擴(kuò)徑時(shí)要大減薄量一般比壓入擴(kuò)徑時(shí)要大。圖圖10.49 擴(kuò)徑拉拔時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變擴(kuò)徑拉拔時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變5.拉拔制品中的殘余應(yīng)力拉拔制品中的殘余應(yīng)力在拉拔過程中，由于在拉拔過程中，由于存在不均勻變形而形成附加應(yīng)力存在不均勻變形而形成附加應(yīng)力，在拉拔后部分附加，在拉拔后部分附加應(yīng)力殘余留在制品中，形成應(yīng)力殘余留在制品中，形成殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力對(duì)制品的力學(xué)性能有不利。殘余應(yīng)力對(duì)制品的力學(xué)性能有不利的影響，還會(huì)造成尺寸形狀的不穩(wěn)定。的影響，還會(huì)造成尺寸形狀的不穩(wěn)定。減少或消除殘余應(yīng)力的方法主要有以

46、下幾種：減少或消除殘余應(yīng)力的方法主要有以下幾種：(1) 減少不均勻變形。減少不均勻變形。由于殘余應(yīng)力是由不均勻變形造成的，所以減少拉由于殘余應(yīng)力是由不均勻變形造成的，所以減少拉拔過程中的不均勻變形是最根本的措施。在拉拔管材時(shí)，應(yīng)拔過程中的不均勻變形是最根本的措施。在拉拔管材時(shí)，應(yīng)盡量采用襯拉，盡量采用襯拉，減少空拉量減少空拉量。(2) 矯直加工矯直加工。常采用。常采用輥式矯直輥式矯直來去除拉拔制品的殘余應(yīng)力。用來去除拉拔制品的殘余應(yīng)力。用張力矯直張力矯直也可以減小拉拔制品的殘余應(yīng)力。也可以減小拉拔制品的殘余應(yīng)力。(3) 低溫退火。低溫退火。在生產(chǎn)中，常采用大大低于金屬的再結(jié)晶溫度的低溫退火在生

47、產(chǎn)中，常采用大大低于金屬的再結(jié)晶溫度的低溫退火來消除或減少拉拔制品中的殘余應(yīng)力，這種退火也稱為來消除或減少拉拔制品中的殘余應(yīng)力，這種退火也稱為去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火。1)拉拔實(shí)心材的主要缺陷拉拔實(shí)心材的主要缺陷拉拔實(shí)心材的拉拔實(shí)心材的主要缺陷有中心裂紋、表面裂紋、起皮、起刺、麻坑、內(nèi)外主要缺陷有中心裂紋、表面裂紋、起皮、起刺、麻坑、內(nèi)外層力學(xué)性能不均等層力學(xué)性能不均等，生產(chǎn)中比較常見的中心裂紋和表面裂紋的起因與防治，生產(chǎn)中比較常見的中心裂紋和表面裂紋的起因與防治措施如下：措施如下：(1) 中心裂紋。中心裂紋。一般來說，無論時(shí)鍛造坯料還是擠壓、軋制的坯料，內(nèi)層一般來說，無論時(shí)鍛造坯料還是擠壓、軋

48、制的坯料，內(nèi)層的強(qiáng)度都低于外層。的強(qiáng)度都低于外層。而拉拔時(shí)的應(yīng)力分布規(guī)律是，在塑性變形區(qū)內(nèi)中心層而拉拔時(shí)的應(yīng)力分布規(guī)律是，在塑性變形區(qū)內(nèi)中心層的軸向主拉應(yīng)力大于周邊層，的軸向主拉應(yīng)力大于周邊層，因此在拉拔過程中常常是中心的拉應(yīng)力首先因此在拉拔過程中常常是中心的拉應(yīng)力首先超過強(qiáng)度極限，從而在中心出現(xiàn)裂紋。超過強(qiáng)度極限，從而在中心出現(xiàn)裂紋。為了防止中心裂紋的產(chǎn)生，可采取以下措施：為了防止中心裂紋的產(chǎn)生，可采取以下措施：提高錠坯的質(zhì)量提高錠坯的質(zhì)量，減少中心雜質(zhì)和氣孔，并使坯料內(nèi)外層的力學(xué)性能盡，減少中心雜質(zhì)和氣孔，并使坯料內(nèi)外層的力學(xué)性能盡量均勻；量均勻；對(duì)坯料進(jìn)行對(duì)坯料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚?xì)化晶粒

49、適當(dāng)?shù)臒崽幚?，?xì)化晶粒；在拉拔過程中在拉拔過程中進(jìn)行中間退火進(jìn)行中間退火；選擇合理的拉拔道次和道次加工率選擇合理的拉拔道次和道次加工率。(2) 表面裂紋。表面裂紋。在拉拔棒材、線材時(shí)，有時(shí)會(huì)在表面出現(xiàn)三角口的裂紋。表面裂紋是由拉在拉拔棒材、線材時(shí)，有時(shí)會(huì)在表面出現(xiàn)三角口的裂紋。表面裂紋是由拉拔過程中產(chǎn)生的不均勻變形所造成的。拔過程中產(chǎn)生的不均勻變形所造成的。在定徑區(qū)由于摩擦的作用，中心的金屬流動(dòng)快，受壓附應(yīng)力，周邊層的金在定徑區(qū)由于摩擦的作用，中心的金屬流動(dòng)快，受壓附應(yīng)力，周邊層的金屬流動(dòng)慢，受拉附應(yīng)力，屬流動(dòng)慢，受拉附應(yīng)力，因此周邊層所受的實(shí)際工作應(yīng)力（拉應(yīng)力）比中因此周邊層所受的實(shí)際工作應(yīng)

50、力（拉應(yīng)力）比中心層大很多。當(dāng)此拉應(yīng)力大于金屬的斷裂極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生表面裂紋。變心層大很多。當(dāng)此拉應(yīng)力大于金屬的斷裂極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生表面裂紋。變形越不均勻，產(chǎn)生裂紋的傾向越嚴(yán)重。形越不均勻，產(chǎn)生裂紋的傾向越嚴(yán)重。2) 拉拔管材制品的主要缺陷拉拔管材制品的主要缺陷拉拔管材制品的拉拔管材制品的主要缺陷有表面劃傷、裂紋、異物壓入、偏心和皺折等，主要缺陷有表面劃傷、裂紋、異物壓入、偏心和皺折等，以偏心和皺折最為常見。以偏心和皺折最為常見。(1) 偏心。實(shí)際生產(chǎn)中拉拔管坯的壁厚往往是不均勻的，雖然空拉方法對(duì)偏心。實(shí)際生產(chǎn)中拉拔管坯的壁厚往往是不均勻的，雖然空拉方法對(duì)壁厚不均的管坯進(jìn)行拉拔時(shí)能起到糾正偏心

51、的作用，但壁厚不均的管坯進(jìn)行拉拔時(shí)能起到糾正偏心的作用，但有些管坯偏心過于有些管坯偏心過于嚴(yán)重，則難以完全得到糾正嚴(yán)重，則難以完全得到糾正，從而使制品拉拔后仍存在偏心。，從而使制品拉拔后仍存在偏心。(2) 皺折。當(dāng)管坯存在偏心，皺折。當(dāng)管坯存在偏心，且且D0/S0值較大值較大，如采用過大的道次加工率、，如采用過大的道次加工率、退火不均勻時(shí)，管材在拉拔過程中因失穩(wěn)出現(xiàn)凹陷或皺折。退火不均勻時(shí)，管材在拉拔過程中因失穩(wěn)出現(xiàn)凹陷或皺折。10.5.2 拉拔力及其影響因素拉拔力及其影響因素為實(shí)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。拉拔力與為實(shí)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

52、。拉拔力與拉拔后材料的斷面積之比稱為拉拔應(yīng)力。對(duì)拉拔力影響的主要因素有以下拉拔后材料的斷面積之比稱為拉拔應(yīng)力。對(duì)拉拔力影響的主要因素有以下幾點(diǎn)：幾點(diǎn)：(1) 被加工金屬的性質(zhì)對(duì)拉拔力的影響被加工金屬的性質(zhì)對(duì)拉拔力的影響。拉拔力與被拉拔金屬的抗拉強(qiáng)度。拉拔力與被拉拔金屬的抗拉強(qiáng)度成成線性關(guān)系線性關(guān)系，抗拉強(qiáng)度愈高，拉拔力愈大。，抗拉強(qiáng)度愈高，拉拔力愈大。(2) 變形程度對(duì)拉拔力的影響變形程度對(duì)拉拔力的影響。拉拔應(yīng)力與變形程度呈正比關(guān)系，隨著斷。拉拔應(yīng)力與變形程度呈正比關(guān)系，隨著斷面減縮率的增加，拉拔應(yīng)力增大。面減縮率的增加，拉拔應(yīng)力增大。(3) 模角對(duì)拉拔力的影響。模角對(duì)拉拔力的影響。隨著模角隨

53、著模角增大，拉拔應(yīng)力發(fā)生變化，并且存增大，拉拔應(yīng)力發(fā)生變化，并且存在一個(gè)最小值，其相應(yīng)的模角稱為在一個(gè)最小值，其相應(yīng)的模角稱為最佳模角最佳模角。隨著變形程度增加，最佳模。隨著變形程度增加，最佳模角角值逐漸增大。值逐漸增大。(4) 拉拔速度對(duì)拉拔力的影響。拉拔速度對(duì)拉拔力的影響。由由5mmin-1以下以下低速拉拔時(shí)，拉拔應(yīng)力隨拉拔速度的增加而有所增加。低速拉拔時(shí)，拉拔應(yīng)力隨拉拔速度的增加而有所增加。當(dāng)拉拔速度增加到當(dāng)拉拔速度增加到650mmin-1時(shí)，時(shí)，拉拔速度增加，拉拔應(yīng)力下降；拉拔速度增加，拉拔應(yīng)力下降；繼續(xù)增繼續(xù)增加拉拔速度而加拉拔速度而拉拔力變化不大拉拔力變化不大。(5) 摩擦與潤(rùn)滑對(duì)

54、拉拔力的影響。摩擦與潤(rùn)滑對(duì)拉拔力的影響。在拉拔過程中，潤(rùn)滑劑的性質(zhì)、潤(rùn)滑方式、模具材料、模具和被拉拔材料的在拉拔過程中，潤(rùn)滑劑的性質(zhì)、潤(rùn)滑方式、模具材料、模具和被拉拔材料的表面狀態(tài)對(duì)摩擦力的大小皆有影響，從而對(duì)拉拔力的大小產(chǎn)生影響。表面狀態(tài)對(duì)摩擦力的大小皆有影響，從而對(duì)拉拔力的大小產(chǎn)生影響。在其他條件相同的情況下，使用在其他條件相同的情況下，使用鉆石模的拉拔力最小，硬質(zhì)合金模次之，鋼鉆石模的拉拔力最小，硬質(zhì)合金模次之，鋼模最大模最大。這是因?yàn)槟＞卟牧显接?，拋光得越良好，金屬越不容易粘結(jié)工具，。這是因?yàn)槟＞卟牧显接玻瑨伖獾迷搅己?，金屬越不容易粘結(jié)工具，摩擦力就越小。摩擦力就越小。(6) 反拉力對(duì)

55、拉拔力的影響。反拉力對(duì)拉拔力的影響。一般隨著反拉力的增加，模子所受到的壓力近似直線下降，拉拔力逐漸增加。一般隨著反拉力的增加，模子所受到的壓力近似直線下降，拉拔力逐漸增加。但是，但是，在反拉力達(dá)到臨界反拉力在反拉力達(dá)到臨界反拉力Qc值之前，對(duì)拉拔力并無明顯影響。值之前，對(duì)拉拔力并無明顯影響。因此將因此將反拉應(yīng)力值控制在臨界反拉應(yīng)力值范圍以內(nèi)，可以在不增大拉拔應(yīng)力和不減反拉應(yīng)力值控制在臨界反拉應(yīng)力值范圍以內(nèi)，可以在不增大拉拔應(yīng)力和不減小道次加工率的情況下減小模子入口處金屬對(duì)模壁的壓力磨損，從而延長(zhǎng)了小道次加工率的情況下減小模子入口處金屬對(duì)模壁的壓力磨損，從而延長(zhǎng)了模子的使用壽命。模子的使用壽命。

56、(7) 振動(dòng)對(duì)拉拔力的影響振動(dòng)對(duì)拉拔力的影響。在拉拔時(shí)對(duì)拉拔工具（模具或芯頭）施以振動(dòng)可以在拉拔時(shí)對(duì)拉拔工具（模具或芯頭）施以振動(dòng)可以顯著地降低拉拔力顯著地降低拉拔力，繼而，繼而提高道次加工率。提高道次加工率。拉拔力的理論計(jì)算方法較多，如平均主應(yīng)力法、滑移線法、上界法以及有限拉拔力的理論計(jì)算方法較多，如平均主應(yīng)力法、滑移線法、上界法以及有限元法等，而目前應(yīng)用較廣泛的為平均主應(yīng)力法，由平均主應(yīng)力法得到的棒線元法等，而目前應(yīng)用較廣泛的為平均主應(yīng)力法，由平均主應(yīng)力法得到的棒線材、管材等拉拔應(yīng)力計(jì)算公式請(qǐng)參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。材、管材等拉拔應(yīng)力計(jì)算公式請(qǐng)參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。 10.5.3 拉拔工藝?yán)喂に?

57、.拉拔配模分類與原則拉拔配模分類與原則為了使拉拔制品獲得合格的尺寸、形狀、力學(xué)性能及表面質(zhì)量，一般要對(duì)為了使拉拔制品獲得合格的尺寸、形狀、力學(xué)性能及表面質(zhì)量，一般要對(duì)拉拔坯料進(jìn)行幾次拉拔。拉拔坯料進(jìn)行幾次拉拔。拉拔配模即根據(jù)制品的要求（有時(shí)還要考慮坯料）拉拔配模即根據(jù)制品的要求（有時(shí)還要考慮坯料）來確定拉拔道次和各道次模孔的尺寸形狀及中間退火次數(shù)。來確定拉拔道次和各道次?？椎某叽缧螤罴爸虚g退火次數(shù)。拉拔配模分以拉拔配模分以下兩類：下兩類：(1) 單模拉拔配模。單模拉拔配模。在拉拔機(jī)上，坯料每次只能通過一個(gè)模子，在配模時(shí)在拉拔機(jī)上，坯料每次只能通過一個(gè)模子，在配模時(shí)確定每道次拉拔所需的拉模尺寸和

58、形狀稱為單模拉拔配模。確定每道次拉拔所需的拉模尺寸和形狀稱為單模拉拔配模。(2) 多模連續(xù)拉拔配模。多模連續(xù)拉拔配模。在一臺(tái)拉拔機(jī)上，坯料每次連續(xù)通過分布在牽引在一臺(tái)拉拔機(jī)上，坯料每次連續(xù)通過分布在牽引絞盤之間的絞盤之間的數(shù)個(gè)或幾十個(gè)模子數(shù)個(gè)或幾十個(gè)模子，確定所需要拉模尺寸和形狀，稱之為多模，確定所需要拉模尺寸和形狀，稱之為多模拉拔配模。拉拔配模。在多模拉拔配模時(shí)，應(yīng)考慮各?？酌塍w積流量及絞盤與坯料滑在多模拉拔配模時(shí)，應(yīng)考慮各?？酌塍w積流量及絞盤與坯料滑動(dòng)特性的要求。動(dòng)特性的要求。拉拔配模的原則主要有以下幾點(diǎn)：拉拔配模的原則主要有以下幾點(diǎn)：應(yīng)能充分發(fā)揮金屬的塑性，提高生產(chǎn)率，降低能耗，在保證拉

59、拔過程穩(wěn)應(yīng)能充分發(fā)揮金屬的塑性，提高生產(chǎn)率，降低能耗，在保證拉拔過程穩(wěn)定的前提下，定的前提下，盡可能增大每道次的延伸系數(shù)；盡可能增大每道次的延伸系數(shù)；減少不均勻變形減少不均勻變形，使拉拔制品獲得最佳的表面質(zhì)量、精確的尺寸和性能；，使拉拔制品獲得最佳的表面質(zhì)量、精確的尺寸和性能；要與現(xiàn)有的要與現(xiàn)有的設(shè)備參數(shù)（模數(shù)、速度）和設(shè)備能力設(shè)備參數(shù)（模數(shù)、速度）和設(shè)備能力（拉拔力、控制范圍）（拉拔力、控制范圍）等相適應(yīng)。等相適應(yīng)。2.道次數(shù)和中間退火次數(shù)的確定道次數(shù)和中間退火次數(shù)的確定1) 拉拔道次及道次延伸系數(shù)的分配拉拔道次及道次延伸系數(shù)的分配拉拔道次及道次延伸系數(shù)的分配可根據(jù)拉拔道次及道次延伸系數(shù)的分

60、配可根據(jù)總延伸系數(shù)總延伸系數(shù)和和道次平均系數(shù)道次平均系數(shù) 確定拉拔道次確定拉拔道次n，即：，即：(10-6) 紫銅合金的平均道次延伸系數(shù)為紫銅合金的平均道次延伸系數(shù)為1.151.40，黃銅合金的平均道次延伸系，黃銅合金的平均道次延伸系數(shù)為數(shù)為1.101.20。 2)中間退火次數(shù)的確定中間退火次數(shù)的確定在拉拔過程中，金屬或合金會(huì)產(chǎn)生加工硬化，塑性降低，會(huì)出現(xiàn)斷頭及拉在拉拔過程中，金屬或合金會(huì)產(chǎn)生加工硬化，塑性降低，會(huì)出現(xiàn)斷頭及拉斷現(xiàn)象，此時(shí)需要進(jìn)行中間退火以使材料的塑性得到恢復(fù)。斷現(xiàn)象，此時(shí)需要進(jìn)行中間退火以使材料的塑性得到恢復(fù)。中間退火次數(shù)可由下式確定：中間退火次數(shù)可由下式確定： N =( l