北京科技大學(xué)固態(tài)成型工藝學(xué)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(shí)軋件和軋輥?zhàn)钕冉佑|點(diǎn)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(yīng)變比r，是以單向拉伸中，寬度方向的應(yīng)變e2和厚 度方向的應(yīng)變e3之比：r=e2/e3。4、應(yīng)變硬化指數(shù)：材料在彈塑性變形時(shí)會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象，其應(yīng)力應(yīng)變曲線 常用曲線模型。=Ksn表示，K為硬化系數(shù)，而n稱(chēng)為硬化指數(shù)。5、軋制單位壓力：當(dāng)金屬在軋輥間變形時(shí)，在變形區(qū)內(nèi)，沿軋輥與軋件接觸面 產(chǎn)生接觸應(yīng)力，將軋輥表面法相應(yīng)力稱(chēng)為軋制單位壓力。切應(yīng)力稱(chēng)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(jī)上同時(shí)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(dòng)方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相反，特點(diǎn)是金 屬與擠壓筒內(nèi)壁間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就是無(wú)外摩擦。8、軋制寬展：軋制過(guò)程中，軋件高度承受軋輥壓縮作用，壓縮下來(lái)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(guò)程中塑性變形時(shí)，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(jiǎn)答1、中性角的推導(dǎo)，取極大值的條件：答：中性角：

3、中性面nn所對(duì)應(yīng)的角 為中性角，在此面上軋件運(yùn)動(dòng)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(duì)軋輥表面向前滑動(dòng)；后滑區(qū)： 金屬力圖相對(duì)軋輥表面向后滑動(dòng)，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(dāng)a很小時(shí)，有y =亶（一臭）當(dāng)a 邛=p 時(shí)，y

4、=a /4。2、突緣起皺的影響因素？答：取決于切向壓應(yīng)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(jī)械性 質(zhì)與突緣變形區(qū)的相對(duì)厚度t/ （D0-d）。板料相對(duì)厚度，拉伸系數(shù)，材料力學(xué)性 能，凹模工作部分幾何形狀等。3、擠壓時(shí)周邊金屬的流動(dòng)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(guò)程，同時(shí)有部分金屬填滿?？?，當(dāng) 單元體徑向應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，?？赘浇饘匍_(kāi)始塑性變形進(jìn)入?？?。當(dāng)?？诟浇饘龠_(dá)到屈服極限時(shí)，也發(fā)生塑性變形，同時(shí)在?？诟浇纬伞八绤^(qū)”。先 進(jìn)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(diǎn)不發(fā)生 交錯(cuò)或反向的流動(dòng)，原來(lái)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(dòng)，而邊部金屬沿徑向向中心流動(dòng)。由于 摩擦力的存在，導(dǎo)致邊部金屬流動(dòng)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(gè)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(yīng)體積大大減小，金屬在徑向上的流動(dòng)增加，墊片與模子表面的 滑動(dòng)增加，外層金屬沿著墊片從周邊向中心回轉(zhuǎn)交錯(cuò)紊亂流動(dòng)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(shí)軸向和徑向的應(yīng)力分布、不均勻變形以及出現(xiàn)表面裂紋的原因？答：應(yīng)力沿軸向的分布規(guī)律：軸向應(yīng)力。1，由變形區(qū)入口端向出口端逐漸增大， 周向應(yīng)力。0及徑向應(yīng)力。r則從變形區(qū)入口端到出口端逐漸減??；應(yīng)力沿徑向 分布規(guī)律：徑向應(yīng)力。r與周向應(yīng)力。0由表面向中心逐漸減小，軸向應(yīng)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(qiáng)度。表面裂紋原因: 在拉拔過(guò)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(yīng)力分布是周邊的拉應(yīng)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(yīng)力作用，因此，被拉金屬周邊層所受的實(shí)際工作應(yīng)力較比中心 層要大得多，當(dāng)此種拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，就產(chǎn)生表面裂紋，模角與摩擦系數(shù) 增大時(shí)，則內(nèi)、外層間的應(yīng)力差值也隨之增大，更容易形成表面裂紋。5、畫(huà)圖分析開(kāi)式模鍛時(shí)模壁斜度度金屬充填模膛的影響。3答：模膛斜度對(duì)金屬充填模膛是不利的。因?yàn)榻饘偬畛淠Ｌ诺倪^(guò)程實(shí)質(zhì)上是一變 截面的擠壓過(guò)程，金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，為了使充填過(guò)程得以順利進(jìn)行，必 須使。3。s，為保證獲得一定大小的。3,模壁斜度越大時(shí)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(shí)有彈性變形存在。由于 板料在彎曲時(shí)外層受拉，內(nèi)層受壓，所以，當(dāng)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?yīng)力或應(yīng)變分布不均勻而引起的。減小或消除回彈的方法：減少回彈常用方法有補(bǔ)償法、校正法、改變應(yīng)力狀態(tài)、 改進(jìn)工件設(shè)計(jì)等。補(bǔ)償法：補(bǔ)償法是按預(yù)先估算或試驗(yàn)所得的回彈量,在模具工作部分相應(yīng)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(guò)加大彎 曲處的應(yīng)力，增大變形區(qū)的塑性變形成份，改善應(yīng)力狀態(tài)分布，從而減少?gòu)椥?變形，減少回彈。調(diào)整模具間隙的方法減少?gòu)澢貜棧嚎s小模

9、具間隙，有利于減少?gòu)澢?彈。采取工藝措施的方法減少?gòu)澢貜棧河眯Ｕ龔澢孀杂蓮澢?，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(dāng)工件彎曲高度過(guò)小時(shí)，可先增加彎曲高度，彎曲后在后續(xù)工序切去多余材 料。對(duì)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(yīng)力狀態(tài)的方法減少?gòu)澢貜棧翰捎美瓘澒に嚮虿捎酶郊永瓚?yīng)力的 方法改變板料斷面的應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)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(diǎn)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(shè)由咬入階段過(guò)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(shí)，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(shuō)明小變形量鍛造圓形坯料的應(yīng)力特點(diǎn)及生產(chǎn)的缺陷和解決措施。答：1）工具與金屬接觸，通過(guò)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(dòng)，并對(duì)軸心部分金屬作用以附加拉應(yīng)力 附加拉應(yīng)力