鋁管冷拉拔基礎(chǔ)

1、第一章 概述1 拉拔的一般概念1.1 拉拔的實(shí)質(zhì)對金屬坯料施以拉力， 使之通過?？滓垣@得與?？捉孛娉叽纭?形狀相同的制 品的塑性加工方法稱為拉拔。 拉拔是管材、 棒材、 型材以及線材的主要生產(chǎn)方法 之一。1.2 拉拔分類按制品截面形狀，拉拔可分為實(shí)心材拉拔與空心材拉拔。1.2.1 實(shí)心材拉拔略1.2.2 空心材拉拔 空心材拉拔主要包括圓管及異形管材的拉拔，對于空心材拉拔有如下幾種 根本方法。(1) 空拉 拉拔時(shí)，管坯內(nèi)部不放芯頭，即無芯頭拉拔，主要是以減少管坯的外徑為 目的。拉拔后的管材壁厚一般會(huì)略有變化，壁厚或者增加，或者減小。經(jīng)屢次空 拉的管材，內(nèi)外表粗糙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋?？绽ㄟm用于小

2、直徑管材、異形管 材、盤管拉拔以及減徑量很小的減徑與整形拉拔。 2長芯桿拉拔 將管坯自由地套在外表拋光的芯桿上，使芯桿與管坯一起拉過?？?，以實(shí) 現(xiàn)減徑和減壁，此法成為長芯桿拉拔。芯桿的長度應(yīng)略大于拉拔后管材的長度。 拉拔一道次之后，需要用脫管法或滾軋法取出芯桿。長芯桿拉拔的特點(diǎn)是道次加工率較大， 可達(dá) 63%，但由于需要準(zhǔn)備許多不 同直徑的長芯桿和增加脫管工序， 通常在生產(chǎn)中很少采用， 它適用于薄壁管材以 及塑性較差的鎢、鉬管材的生產(chǎn)。 3固定芯頭拉拔 拉拔時(shí)將帶有芯頭的芯桿固定，管坯通過?？讓?shí)現(xiàn)減徑或減壁。 固定芯頭拉拔的管材內(nèi)外表質(zhì)量比空拉的要好，此法在管材生產(chǎn)中應(yīng)用最 廣泛， 但拉拔細(xì)管

3、比擬困難，而且不能生產(chǎn)長管。 4游動(dòng)芯頭拉拔 在拉拔過程中，芯頭不固定在芯桿上，而是靠本身的外形建立起來的力平 衡被穩(wěn)定在?？字?。 游動(dòng)芯頭拉拔時(shí)管材拉拔較為先進(jìn)的一種方法， 非常適用于 長管和盤管生產(chǎn)， 對于提高拉拔生產(chǎn)率、 成品率和管材內(nèi)外表質(zhì)量極為有利。 但 是與固定芯頭拉拔相比，游動(dòng)芯頭拉拔的難度較大，工藝條件和技術(shù)要求較高， 配模有一定限制，故不可能完全取代固定芯頭拉拔。5頂管法 頂管法又稱埃爾哈特法。將芯桿套入帶底的管坯中，操作時(shí)管坯連同芯桿 一同由?？字许敵觯?從而對管坯進(jìn)行加工， 在生產(chǎn)難熔金屬和貴金屬短管材時(shí)常 用此種方法。它也適合于生產(chǎn)C 300400mn以上的大直徑管材。

4、 6擴(kuò)徑拉拔 管坯通過擴(kuò)徑后，直徑增大，壁厚和長度減小，這種方法主要是由于受設(shè) 備能力限制，不能生產(chǎn)大直徑的管材時(shí)采用?？绽?b)長芯桿拉拔(d) 游動(dòng)芯頭拉拔(e) 頂管法(f) 擴(kuò)輕拉拔圖1管材拉拔拉拔一般皆在冷狀態(tài)下進(jìn)行，但是對一些在常溫下強(qiáng)度高、塑性差的金屬 材料，如某些合金鋼和鉬、鈹、鎢等，那么采用溫拔和熱拔。此外，對于具有六方 晶格的鋅、鎂合金，為了提高其塑性，也需采用溫拔。2拉拔法的特點(diǎn)拉拔與其他壓力加工方法相比擬具有以下特點(diǎn)。 拉拔制品的尺寸精確、外表光潔。 最適合于連續(xù)高速生產(chǎn)斷面非常小的長的制品。銅、鋁線的直徑最細(xì)可達(dá)C 10 m，而用特殊方法拉拔的不銹鋼絲最細(xì)可達(dá)Cm。拉

5、拔的管材的壁厚最薄可達(dá) m。 拉拔生產(chǎn)的工具與設(shè)備簡單，維護(hù)方便。在一臺(tái)設(shè)備上可以生產(chǎn)多種規(guī) 格和品種的制品。 坯料拉拔道次變形量和兩次退火間的總變形量受到拉應(yīng)力的限制。 一般 道次斷面加工率在20%60%以下，過大的道次加工率將導(dǎo)致拉拔制品 的尺寸、形狀不合格，甚至頻繁地被拉斷。這就使得拉拔道次、制作夾 頭、退火及酸洗等工序繁多，成品率降低。3 拉拔歷史與開展趨向3.1 拉拔歷史拉拔具有悠久的歷史，在公元前 2030 世紀(jì)，就出現(xiàn)了把金塊錘鍛后，通 過小孔，用手工拉制成細(xì)金絲，在同一時(shí)期發(fā)現(xiàn)了類似拉線模的東西。公元前 1517 世紀(jì)，在亞述、巴比倫、腓尼基等進(jìn)行了各種貴金屬的拉線，并把這些

6、貴金屬線用于裝飾品。公元 89世紀(jì)，能制成各種金屬線。公元 12世紀(jì)，有鍛 線工與拉線工之分， 前者是通過錘鍛， 后者是通過拉拔制線材， 人們認(rèn)為就是從 這個(gè)時(shí)候起確立了拉拔加工。3.2 拉拔技術(shù)開展趨向根據(jù)拉拔技術(shù)的開展與現(xiàn)狀，目前仍要圍繞以下問題展開研究。拉拔裝 備的自動(dòng)化、連續(xù)化與高速化。 擴(kuò)大產(chǎn)品的品種、規(guī)格，提高產(chǎn)品的精度，減少制品缺陷。 提高拉拔工具的壽命。 新的潤滑劑及潤滑技術(shù)的研究。 開展新的拉拔技術(shù)與新的拉拔理論的研究，到達(dá)節(jié)能、節(jié)材、提高產(chǎn)品 質(zhì)量和生產(chǎn)率的目的。 拉拔過程的優(yōu)化。第二章 拉拔根底1 拉拔時(shí)的變形指數(shù) 拉拔時(shí)坯料發(fā)生變形， 原始形狀和尺寸將改變。 不過， 金

7、屬塑性加工過程中 變形體的體積實(shí)際上是不變的。以Fq、Lq表示拉拔前金屬坯料的斷面積及長度，F(xiàn)h、Lh表示拉拔后金屬制 品的斷面積和長度。根據(jù)體積不變條件，可以得到主要變形指數(shù)和它們之間的關(guān) 系式。 延伸系數(shù)表示拉拔一道次后金屬材料的長度增加的倍數(shù)或拉拔前后橫斷面的面積之比，即=Lh/Lq= Fq /Fh 相對加工率斷面減縮率表示拉拔一道次后金屬材料橫斷面積縮小值與其原始值之比，即=Fq - Fh/ Fq通常以百分?jǐn)?shù)表示。 相對伸長率表示拉拔一道次后金屬材料長度增量與原始長度之比，即=Lh- Lq / Lq通常也以百分?jǐn)?shù)表示。 積分對數(shù)延伸系數(shù)i這一指數(shù)等于拉拔道次前后金屬材料橫斷面積 之比的

8、自然對數(shù)，即i= ln Fq/ Fh =ln拉拔時(shí)的變形指數(shù)之間的關(guān)系：=1/(1- )=1+ =e各變形指數(shù)之間的關(guān)系如下表所示*9 1變膨fli數(shù)之間的關(guān)系捋標(biāo) 符號(hào)用點(diǎn)輕 Dq .Dh表示用裁面積Fq、Fh用松度喪示用伸氐衷示用加工辜e表示用忡長 率產(chǎn) 表示用新面祓 縮系數(shù) 爐表示延伸 系數(shù)苛Fq/FhLh/J-qA11 r】卄1加工舉£%一曲Dq2FqFh FqS亠L(fēng)q入一 IAt1 一砂伸隹睪Dsqj-Dh1Dh3F Fh FhJ H gi 5£ 1"<】巒0 *DhVBq1Fh/FqLq/Lh1/A1-e1i+“2實(shí)現(xiàn)拉拔過程的根本條件與擠壓、軋

9、制、鍛造等加工過程不同，拉拔過程是借助于在被加工的金屬 前端施以拉力實(shí)現(xiàn)的，此拉力稱為拉拔力。拉拔力與被拉金屬出模口處的橫斷面 積之比稱為單位拉拔力，即拉拔應(yīng)力，實(shí)際上拉拔應(yīng)力就是變形區(qū)末端的縱向應(yīng) 力。拉拔應(yīng)力應(yīng)小于金屬出?？诘那?qiáng)度。如果拉拔應(yīng)力過大，超過金屬出 ?？诘那?qiáng)度，貝U可引起制品出現(xiàn)細(xì)頸，甚至拉斷。因此，拉拔時(shí)一定要遵守 以下條件=PlLFl式中 L作用在被拉金屬出模口橫斷面上的拉拔應(yīng)力;P 拉拔力；Fl 被拉金屬出?？跈M斷面積;s 金屬出?？诤蟮淖冃慰沽?。對有色金屬來說，由于變形抗力 S不明顯，確定困難，加之金屬在加工硬 化后與其抗拉強(qiáng)度b相近，故亦可表示為 L b。被拉

10、金屬出?？诤蟮目估瓘?qiáng)度b與拉拔應(yīng)力L之比稱為平安系數(shù)K,即K=所以，實(shí)現(xiàn)拉拔過程的根本條件是 K 1,平安系數(shù)與被拉金屬的直徑、狀 態(tài)退火或硬化以及變形條件溫度、速度、反拉力等有關(guān)。一般 K在之 間，即l=b，如果K、那么由于加工率過大，可能出現(xiàn)斷頭、拉斷；當(dāng) 時(shí)，那么表示道次加工率不夠大，未能充分利用金屬的塑性。制品直徑越小，壁 厚越薄，K值應(yīng)越大些。這是因?yàn)殡S著制品直徑的減小，壁厚的變薄，被拉金屬 對外表微裂紋和其他缺陷以及設(shè)備的振動(dòng)，還有速度的突變等因素的敏感性增 加，因而K值相應(yīng)增加。平安系數(shù)與制品品種、直徑的關(guān)系見下表。平安系數(shù)-拉拔制品的品種厚壁管材、型材及棒材薄壁管材和型 材K第

11、三章拉拔工具拉拔工具主要包括拉拔模和芯頭，它們直接和拉拔金屬接觸并使其發(fā)生變 形。拉拔工具的材質(zhì)、幾何形狀和外表狀態(tài)對拉拔制品的質(zhì)量、成品率、道次加工率、能量消耗、生產(chǎn)效率及本錢都有很大的影響。因此，正確地設(shè)計(jì)、制造拉 拔工具，合理地選擇拉拔工具的材料時(shí)十分重要的。1拉拔模普通拉模模子的結(jié)構(gòu)與尺寸根據(jù)模孔縱斷面的形狀，可將普通拉模分為弧線形模和錐形模，如下列圖。 弧線形模一般只用于細(xì)線的拉拔。拉拔管、棒、型及粗線時(shí)，普遍采用錐形模。 錐形模的模孔可分為四個(gè)帶，各個(gè)帶的作用和形狀如下。1H山N(a)錐形棋(b) 51線形模圖lbl?？椎膸缀涡螤?-潤滑帶$ U壓縮帶* m工件帶羊IV出口帶1潤滑帶入口錐、潤滑錐潤滑帶的作用是在拉拔時(shí)使?jié)櫥瑒┤菀走M(jìn)入?？祝瑴p少拉拔過程中的摩擦,帶走金屬由于變形和摩擦產(chǎn)生的熱量，還可以防止劃傷坯料。2壓縮帶壓縮錐金屬在此段進(jìn)行塑性變形，并獲得所需的形狀與尺寸。壓縮帶的形狀有兩種：錐形和弧線形。為防止制品與?？撞煌漠a(chǎn)生壓縮 帶以外的變形，壓縮帶長度應(yīng)大于拉拔時(shí)變性區(qū)的長度