金屬塑性加工技術(shù)6-有色金屬管材和棒型材生產(chǎn)課件

第一章產(chǎn)品品種與生產(chǎn)方法

第二章擠壓

第三章拉拔

第四章型材和管材的孔型軋制

第五篇有色金屬管材和棒型材生產(chǎn)第一章產(chǎn)品品種與生產(chǎn)方法

一、產(chǎn)品品種

棒材：斷面為實(shí)心圓形的條材。

型材(非圓斷面的條材)：簡單型材：方形、矩形、六角形。異形型材：角形、丁形、槽形、工形變斷面型材：斷面沿長度方向不相同管材(中空的斷面長條)：外徑：大管、小管、毛細(xì)管(0.3~3mm)壁厚：厚壁管(5~50mm)、薄壁管(0.1~5mm)長度：根(10m左右)、盤(幾百米)(1)擠壓—冷軋—拉伸法用擠壓法制得管坯，再用冷軋法將其外徑、壁厚進(jìn)一步減小到接近成品的尺寸時，再拉伸而出成品。(2)擠壓一次成形對于異形管、厚壁管和大直徑管材，采用擠壓法一次成形，但尺寸精度稍差。(3)擠壓—拉伸對于無冷軋管設(shè)備的工廠，需將擠壓出的管坯，進(jìn)行反復(fù)多次的拉伸，最后制得成品。(4)斜軋穿生產(chǎn)管坯用斜軋穿孔機(jī)生產(chǎn)簡便，生產(chǎn)率和成品率較高，但對粘性較大的金屬，其穿孔質(zhì)量差，另外，穿孔規(guī)格單調(diào)，可調(diào)整幅度很小，不能適應(yīng)有色管材品種多、規(guī)格雜而產(chǎn)量小的特點(diǎn)，也使后續(xù)變形工作量大。2.管材的生產(chǎn)方法第二章擠壓

第一節(jié)擠壓的基本方法、品種與流程第二節(jié)擠壓時金屬的變形規(guī)律第三節(jié)擠壓時制品的組織性能及質(zhì)量控制第四節(jié)擠壓力的計(jì)算第一節(jié)擠壓的基本方法、品種與流程一、擠壓的基本方法1.擠壓的概念對放在容器中（擠壓筒）的材料一端施加壓力，使其通過模孔成型的加工方法。(3)根據(jù)擠壓力的傳輸介質(zhì)油壓水壓

(4)根據(jù)材料的受力情況普通擠壓靜液擠壓Conform擠壓有效磨擦擠壓(1)優(yōu)點(diǎn)(1)強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)；(2)斷面形狀復(fù)雜；(3)靈活性，多品種、多規(guī)格；(4)尺寸精度、表面質(zhì)量好于熱軋；(5)易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和封閉化。(2)缺點(diǎn)(1)廢料損失大10-15%；(2)加工速度低；(摩擦大，溫度升高，易產(chǎn)生廢品)(3)長度與斷面上組織和性能不均勻；(4)工具消耗大。3.擠壓的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)(鋁管)2.管材(防銹鋁管)(散熱器管)(方管)(方管)(方管)

(開瓶器型材)(鋁管型材)

(鋁型材)(鋁型材)(型管)3.型材加熱→擠壓→矯直1.加熱的方式(1)燃?xì)饧訜?2)電阻爐加熱(3)感應(yīng)加熱三、擠壓工藝流程第二節(jié)擠壓時金屬的變形規(guī)律坐標(biāo)網(wǎng)格法-擠壓(1)填充擠壓階段：即開始擠壓階段，金屬充滿擠壓筒和?？?，擠壓力急劇上升；(2)基本擠壓階段：即穩(wěn)定擠壓階段，擠壓力隨錠坯長度縮短、表面摩擦力總量減??；(3)終了擠壓階段：即紊流擠壓階段，工具對金屬的冷卻，強(qiáng)烈的摩擦，使擠壓力上升。第二節(jié)擠壓時金屬的變形規(guī)律一、正向擠壓的變形特點(diǎn)1.按流動特征與擠壓力的變化規(guī)律分成三個階段(1)填充擠壓階段①.填充系數(shù)λcλc=F0/FpF0：擠壓筒內(nèi)孔橫截面積Fp：錠坯的橫截面積②鐓粗2.正向擠壓的變形特點(diǎn)封閉空間壓力高→氣泡、起皮措施：控制長徑比3~4；梯溫?cái)D壓（前高后低）

作用力、應(yīng)力、應(yīng)變分布柱坐標(biāo)應(yīng)力球坐標(biāo)應(yīng)力基本擠壓階段金屬流動分析流動不均勻是絕對的外摩擦溫度場----抗力不同?？讕缀涡螤詈湍？孜恢?---復(fù)雜化附加應(yīng)力徑向:中心壓\表層拉軸向:入口向出口增大----周期性表面裂紋A變形區(qū)（壓縮錐）縱向線在進(jìn)出壓縮錐時，發(fā)生方向相反的兩次彎曲，其彎曲的角度由外層向內(nèi)逐漸減小，擠壓中心線上的縱向線不發(fā)生彎曲。當(dāng)金屬進(jìn)入壓縮錐后，徑向和周向承受壓縮變形，軸向延伸變形。中心縮尾環(huán)形縮尾皮下縮尾(3)擠壓終了階段①死區(qū)引起的縮尾中心流動快,體積供應(yīng)不足,邊部金屬向中部轉(zhuǎn)移,形成擠壓縮尾。中心縮尾：后死區(qū)小(氧化皮等缺陷帶入中心，彼此不能焊合)環(huán)形縮尾：后死區(qū)大(擠壓墊和擠壓筒交界角落處金屬沿后端難變形區(qū)流向中間層)皮下縮尾：劇烈剪切帶與死區(qū)發(fā)生斷裂或形成滯流區(qū)，死區(qū)金屬參與流動。a.用適當(dāng)?shù)墓に嚕_保流動均勻，減少錠尾徑向流動；b.進(jìn)行不完全擠壓(可能出現(xiàn)縮尾時，中止擠壓，存在壓余，約為錠坯直徑的10~30%)；c.脫皮擠壓；d.車皮擠壓；e.改善鑄錠表面質(zhì)量f.錠接錠擠壓

②克服縮尾的措施與正向擠壓比較而言，主要是摩擦狀況不同，導(dǎo)致變形區(qū)不同。死區(qū)分布不同。1.網(wǎng)格變化情況在變形錐內(nèi)橫線與擠壓筒壁垂直，在進(jìn)入?？缀蟛虐l(fā)生劇烈彎曲，縱線在進(jìn)入塑性變形區(qū)時的彎曲程度要較正擠壓時大的多二、反向擠壓的變形特點(diǎn)正擠壓反擠壓2.受力情況三向等壓應(yīng)力狀態(tài)：未擠部分與筒壁間無摩擦，也不參與變形。3.延伸系數(shù)沿軸向的分布

反擠壓制品沿長度方向上的變形是均勻的，性能也比較均勻。a—λ=10，棒材Φ40mm；b—λ=4.0，棒材Φ62mm1—反擠壓；2—正擠壓4.死區(qū)、縮尾情況前死區(qū)小，在后期也出現(xiàn)皮下縮尾，無后死區(qū)；(2)同時，前死區(qū)小，難以對表面雜質(zhì)和缺陷起阻礙作用，是不利的，對鑄錠質(zhì)量有較高的要求。1.摩擦的影響(1)鑄錠與擠壓筒間的摩擦作用f大，死區(qū)hs大，流動不均勻，外層向中心流動形成擠壓縮尾。(2)模具工作帶的摩擦控制工作帶的長度不同，各部分金屬流動速度也不同。(3)擠管材時穿孔針與鑄錠間的摩擦的作用中心受摩擦力和冷卻作用，流動速度降低，流動均勻，縮尾短。三、影響金屬流動的因素2.工具與鑄錠溫度的影響(1)鑄錠橫斷面上溫度不均勻a.工具的冷卻作用：b.材料本身的導(dǎo)熱性：(2)材料相變的影響單相好于雙相或多相(3)材料的溫度變化會改變摩擦條件磷脫氧銅，在650-900℃，表面氧化膜的效果較好。3.材料強(qiáng)度的影響強(qiáng)度高的金屬比強(qiáng)度低的金屬流動均勻，同一金屬，低溫時流動比高溫好。定徑帶錐角：出現(xiàn)非接觸變形組合模：中心阻礙作用，金屬流動均勻，縮尾減小。多孔模：改善幾何對稱。

4.工具的結(jié)構(gòu)與形狀(1)擠壓模模角：α大，均勻差

擠壓制品“細(xì)頸”現(xiàn)象擠壓變形過程中,金屬由變形區(qū)進(jìn)入工作帶時,發(fā)生非接觸變形,出現(xiàn)制品橫斷面尺寸小于?？壮叽绲默F(xiàn)象.擠壓比和擠壓速度大,工作帶短,易出現(xiàn)導(dǎo)致制品外形不規(guī)整,尺寸小合理擠壓工藝,工作帶長度控制5.變形程度的影響一般要求λ≥10，λ≥10，λ大，變形均勻性好λ<10，λ小，變形均勻性差

(2)擠壓筒

根據(jù)制品形狀設(shè)計(jì)筒的形狀。(3)擠壓墊凹面墊可稍微增加金屬流動的均勻性2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改變摩擦條件。正反擠壓。四、擠壓時的典型流動類型1.材料擠壓時的流動模式，用網(wǎng)格法研究時有四類S：變形區(qū)與死區(qū)均很小，反擠壓A：變形區(qū)與死區(qū)比S稍大，金屬流動均勻,不產(chǎn)生中心與環(huán)形縮尾

B：變形區(qū)已擴(kuò)展到整個鑄錠體積，但在基本擠壓階段未發(fā)生邊部材料向中心流動，縮尾在后部出現(xiàn)。C：幾乎不沿筒壁流動，邊部流入中部，可出現(xiàn)多種情況的縮尾。一、擠壓制品的組織二、擠壓制品的力學(xué)性能三、擠壓制品的質(zhì)量控制第三節(jié)擠壓制品的組織性能及質(zhì)量控制原理變形，再結(jié)晶(溫度)，相變溫度，摩擦，速度，導(dǎo)熱性1.擠壓制品的組織不均勻性1）變形不均勻變成程度不均勻外層大于內(nèi)層→中心晶粒粗大，外層細(xì)小尾部大于頭部→頭部晶粒粗大，尾部細(xì)小頭部鑄造組織尾部摩擦?xí)r間長，附加剪切變形強(qiáng)烈，外層金屬剪切變形高于前端，并向鑄錠中心深入→后端出現(xiàn)全斷面細(xì)晶一、擠壓制品的組織2）溫度不均勻隨擠壓速度變化，擠壓溫度發(fā)生變化a)擠壓速度慢，后端冷卻（如重有色金屬—錫磷青銅）后端再結(jié)晶不完全，甚至纖維組織，細(xì)小前端再結(jié)晶，長大，粗b)擠壓速度快，后端升溫，后端粗(如純鋁、軟鋁合金)3)相變造成組織不均如HPb59-1高于720℃,單相β，組織均勻，冷卻時α從β中析出，均勻析出低于720℃,雙相α+β，α擠壓成長條狀組織

帶狀組織：第二相的析出(在相變溫度發(fā)生變形)常溫下，β的塑性低于α，帶狀組織，室溫變形時α、β相間流動不均，產(chǎn)生附加應(yīng)力，易產(chǎn)生裂紋。定義：合金在熱變形后的熱處理中，形成異常大的晶粒，其晶粒尺寸比原始晶粒尺寸大10-100倍。粗晶環(huán)：在淬火后形成的出現(xiàn)在制品周邊上的粗晶區(qū)。2.擠壓制品的粗大晶粒A.單孔模擠出的棒：幾乎整個周邊B.多孔模擠出的棒：月牙形(出現(xiàn)在局部周邊上)C.型材：角部或轉(zhuǎn)角區(qū)D.軸向：粗晶環(huán)厚度頭薄尾重E：徑向：摩擦阻力大，靠近擠壓筒部分環(huán)粗。粗晶環(huán)的分布規(guī)律

A：在變形的劇烈剪切帶B：變形大-晶粒破-晶格扭C：再結(jié)晶溫度比其它部位相對要低，易二次長大。AB粗晶環(huán)的形成機(jī)理熱處理可強(qiáng)化鋁合金粗大晶粒問題突出第二相對再結(jié)晶起阻礙作用，實(shí)現(xiàn)的辦法是淬火+時效在淬火時，擠壓時析出的部分彌散質(zhì)點(diǎn)重新溶入固溶體內(nèi)，降低了再結(jié)晶溫度，同時由于溫度較高，變形的部分易發(fā)生二次再結(jié)晶。A：合金元素：不均勻分布，在低含量的區(qū)域，晶核少，長得快鋁合金不含或含少量過渡元素，不形成粗晶環(huán)少量過渡族元素（如鋁合金中含0.2-0.6%Mn）---形成第二相不均勻析出----再結(jié)晶形核、長大不均勻----粗晶環(huán)大量過渡族元素---再結(jié)晶溫度提高，同等淬火溫度不出現(xiàn)粗晶。提高淬火溫度，出現(xiàn)粗晶環(huán).粗大晶粒的影響因素B：鑄錠均勻化：470~510℃LD：Mg2Si溶入基體LY：MnAl6析出，降低了對再結(jié)晶的阻礙作用，使再結(jié)溫度降低，不含錳鋁合金其均化對粗晶環(huán)影響較小。C：擠壓溫度：單相區(qū)變形，防止MnAl6析出。應(yīng)力狀態(tài)影響第二相的擴(kuò)散速度，壓應(yīng)力大，擴(kuò)散速度低。(擠壓時變形與附加應(yīng)力分布如圖)

D：應(yīng)力狀態(tài)折斷后，制品斷口呈現(xiàn)出與木質(zhì)類似的形貌，分層的斷口凹凸不平并帶有裂紋，分層的界面近似于平行于軸線，后續(xù)加工也無法消除。力學(xué)性能降低30%。3.層狀組織A：鑄造組織不均勻：氣孔、縮孔，晶界上分布的第二相質(zhì)點(diǎn)或雜質(zhì)。B：變形狀態(tài)：二壓一拉，成片狀。形成機(jī)理鋁青銅、鉛黃銅易出現(xiàn)（收縮大、氣孔多）防止方法：改善鑄錠組織雜質(zhì)、氣孔、柱狀晶、偏析縱向：內(nèi)部組織呈現(xiàn)具有取向性的纖維組織，對提高縱向力學(xué)性能有作用；橫向：橫向力學(xué)性能低于縱向力學(xué)性能；整體：粗晶環(huán)、擠壓效應(yīng)二、擠壓制品的力學(xué)性能變形和組織不均，造成性能不均變形大-----加工硬化大晶粒細(xì)-----細(xì)晶強(qiáng)化一般未熱處理實(shí)心棒材內(nèi)層、前端強(qiáng)度低延伸大外層、后端強(qiáng)度高延伸小軟鋁相反，擠壓熱，后端晶粒粗?jǐn)D壓比大，性能基本一致，λ>10變形不均勻再結(jié)晶不均勻相不均勻纖維組織擠壓時，主應(yīng)變?yōu)檠由?，晶粒縱向延伸，晶界間的金屬間化合物、雜質(zhì)、缺陷等也沿?cái)D壓方向排列，呈現(xiàn)取向性纖維組織。導(dǎo)致各向異性。粗晶環(huán)也沿?cái)D壓方向延展擠壓制品在淬火時效后，與其它加工方法相比，縱向上抗拉強(qiáng)度提高而延伸降低的現(xiàn)象。一次擠壓最嚴(yán)重，二次擠壓削弱擠壓效應(yīng)(1)擠壓效應(yīng)的原因：A：變形織構(gòu)：鋁是[111]晶向的線織構(gòu)，抗拉強(qiáng)度最高。B：未發(fā)生再結(jié)晶：Mn、Ti、Cr、Zr等能形成第二相質(zhì)點(diǎn)阻礙再結(jié)晶，同時降低了鋁的自擴(kuò)散系數(shù)。(2)控制措施（促進(jìn)形成）：防止再結(jié)晶發(fā)生A：控制成份：Mn0.3-0.6%為界B：控制溫度：C：變形的程度：不含錳或含量較小，增加變形程度使LY12擠壓效應(yīng)降低。

1.斷面與形狀(1)變形不均勻，產(chǎn)生拉薄、擴(kuò)口、并口等；(可更改?？自O(shè)計(jì)、修模)(2)工作帶過短，擠壓速度和擠壓比過大：非接觸變形，使形狀與尺寸不符；(3)?？鬃冃危菏剐螤詈统叽绮环?；(4)工、模具不對中或變形：使管材偏心。2.縱向形狀(1)彎曲：?？自O(shè)計(jì)不當(dāng)與磨損，出模時單邊受阻，流動不均勻。(2)扭擰：模孔設(shè)計(jì)及工藝控制不當(dāng)，流動不均勻，輕時可矯直，重時廢料。

三、擠壓制品的質(zhì)量控制(2)氣泡與起皮(3)異物壓入與起皮(4)劃傷與擦傷(5)焊縫質(zhì)量(1)裂紋：橫向周期性裂紋，與合金種類、應(yīng)力狀態(tài)、擠壓溫度及速度有關(guān)3.表面質(zhì)量2.速度：強(qiáng)制冷卻，降低擠壓溫度+提高速度

3.程度：隨變形程度增加，組織與性能趨于均勻。1.溫度四、擠壓工藝參數(shù)的控制2.變形程度隨變形程度增大，擠壓力升高。第四節(jié)擠壓力的計(jì)算一、擠壓工藝對擠壓力的影響1.擠壓溫度與變形抗力擠壓力與變形抗力成正比，隨溫度升高，變形抗力下降。4.摩擦

摩擦力是擠壓力的一部分，摩擦系數(shù)較小時所消耗的擠壓力較小3.擠壓速度速度高時：開始段突破壓力大；隨后溫度升高，擠壓力降低。速度低時：金屬冷卻，抗力升高，擠壓力直線上升，高過突破壓力5.擠壓模角

6.錠坯長度錠坯越長，擠壓力越大存在擠壓力最小的模角7.制品的形狀8.擠壓方法

相同條件下：反擠壓力=70-80%正擠壓力復(fù)雜度系數(shù)：斷面周長/等斷面積的圓周長1.計(jì)算公式的理論背景利用解析法和工程法的理論公式計(jì)算擠壓力比較方便，對推導(dǎo)求解方法的歸納，可以分為以下四組：(1)借助于塑性方程求解應(yīng)力平衡微分方程，得到計(jì)算公式；(2)利用滑移線法求解平衡微分方程，得到計(jì)算公式；(3)根據(jù)最小功原理和采用變分法建立計(jì)算公式；(4)經(jīng)驗(yàn)公式或簡化公式。本節(jié)介紹1.皮爾林公式。

二、擠壓力的計(jì)算第三章拉拔

第一節(jié)拉拔的方法、品種第二節(jié)拉拔時的應(yīng)力與變形第三節(jié)拉拔力第四節(jié)特殊的拉拔方法第一節(jié)拉拔的方法、品種1.1拉拔的概念定義：在外力作用下，使坯料通過?？?，以獲得相應(yīng)形狀、尺寸的加工方法。

一、實(shí)心材拉拔棒、型、線二、空心材拉拔1.品種：管材，空心異型材2.方法：A：空拉：管坯內(nèi)不放芯頭B：長芯桿拉拔：將管坯自由地套在表面拋光的長芯桿上，芯桿與管坯一齊拉過?？住：固定短芯頭拉拔：將芯頭與芯桿固定，管坯通過?？讓?shí)現(xiàn)減徑與減壁；1.2拉拔的分類D：游動芯頭拉拔：芯頭靠本身的外形建立起力平衡而穩(wěn)定在模孔中；E：頂管法(艾爾哈特法)：芯桿套在帶底的管坯中，管坯連同芯桿一起由?？字许敵?；F：擴(kuò)徑法：芯頭大于管坯內(nèi)徑，使管坯直徑擴(kuò)大，管壁與長度減小。

一、優(yōu)點(diǎn)：1.尺寸精確，表面光潔；2.工具、設(shè)備簡單；3.連續(xù)高速生產(chǎn)斷面小的長制品。

二、缺點(diǎn)：1.道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；2.長度受限制。

三、拉拔的溫度溫拔：鋼、鈹、鎢、鉬、鎂、鋅冷拔：鋼、鋁1.3拉拔的優(yōu)缺點(diǎn)一、拉拔設(shè)備的自動化、連續(xù)化、高速化；二、擴(kuò)大品種、規(guī)格，提高精度，減少缺陷；三、提高工具的壽命；四、新的潤滑劑；五、發(fā)展新技術(shù)與新理論。

1.4拉拔的發(fā)展趨勢一、主應(yīng)力與主應(yīng)變

拉拔時的受力與變形狀態(tài)第二節(jié)拉拔時的應(yīng)力與變形2.1圓棒拉拔時的應(yīng)力與變形網(wǎng)格法研究圓棒拉拔的結(jié)果

二、流動特點(diǎn)分析B：周邊上的正方形格子變成了平形四邊形，傾斜的角度由入口向出口遞減。在力N與T的作用下產(chǎn)生了剪切變形

1.縱向上網(wǎng)格的變化A：軸線上的正方形格子變成矩形徑向，周向壓縮，軸向延伸C：延伸變形的變化規(guī)律εa=ln(Ra/R0)εn=ln(Rn/R0)εb=ln(Rb/R0)

εa<εn<εb

A：由直線變成了凸向拉拔方向的弧線；中部比邊部流得快。B：同一橫線上邊部網(wǎng)格傾斜的角度比中心的大；邊部的剪切變形比中部大。

2.橫向上網(wǎng)格的變化

模子錐面與兩個球面所圍成的區(qū)域，球面的位置是變化的，在塑性區(qū)的前后是彈性變形區(qū)，1區(qū)必然存在(總是先有彈性變形后有塑性變形)，3區(qū)可以觀察到回彈。三、變形區(qū)1.沿軸向的分布規(guī)律A：σl入口<出口B：︱σr︱入口>出口C：分析：塑性方程σl-(-σr)=Kzhσl+σr=KzhD：實(shí)際現(xiàn)象(1)道次加工率大時，出口處模子的磨損比加工率小時要輕；(2)模子入口外磨損比較快。四、變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)徑向應(yīng)力總是減小表面，離中心越遠(yuǎn)，所需的力越大A：σl表面<中心B：-σr表面>中心C：分析：塑性方程σl-σr=Kzh

D：實(shí)際現(xiàn)象：棒材內(nèi)部的中心裂紋

2.沿徑向的分布規(guī)律一、空拉1.主應(yīng)力與主應(yīng)變A：主應(yīng)力：二壓一拉B：主應(yīng)變：兩壓一延，一壓兩延，一壓一延。

2.變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布A：軸向上的分布與拉棒時相似。B：徑向上的分布2.2管材拉拔時的應(yīng)力與變形σl：外表面=內(nèi)表面-σr：外表面>內(nèi)表面=0-σθ：外表面<內(nèi)表面塑性方程為：σl-σθ=Kzh

A：徑向上的壁厚變化：取決于應(yīng)力偏張量的大小，可以有三種情形3.變形特點(diǎn)壁厚增加壁厚不變壁厚減小此時要考慮σl的變化

B：軸向上的壁厚變化

4.影響空拉時壁厚變化的因素σl的變化對應(yīng)力相對大小有很大的影響，影響σl的因素都會影響壁厚，用相對拉拔應(yīng)力來衡量。

A：相對壁厚(相對拉拔應(yīng)力=0.3~0.8)S0/D0<0.17~0.2只出現(xiàn)增厚S0/D0>0.17~0.2只出現(xiàn)減薄S0/D0=0.17~0.2可出現(xiàn)增厚或減薄B：材質(zhì)與狀態(tài)金屬越硬，增厚的趨勢越弱。C：道次加工率與加工道次道次加工率加大，增壁幅度減小，減壁幅度增大增壁：多道>單道減壁：多道<單道D：潤滑條件、模子參數(shù)、拉拔速度使相對拉拔應(yīng)力增大的，導(dǎo)致增壁量減小，減壁量加大5.空拉糾偏A.含義：能起到自動糾正管坯偏心的作用，且道次越多，效果越好。B.原因：(1)假定同一圓周上徑向應(yīng)力σr：均勻分布；(2)不同壁厚處的周向壓應(yīng)力︱σθ︱

：厚處<薄處根據(jù)：σl+︱σθ︱

=Kzh，薄處先變形，一壓二延(3)薄處先變形后的附加應(yīng)力情況為：薄處在軸向上受壓，厚處在軸向上受拉。(4)考慮附加應(yīng)力后的變形情況：薄處：軸向延伸減小，徑向增加，變厚。厚處：開始變形，二壓一延，軸向延伸，變薄。

1.變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布特點(diǎn)A：內(nèi)表面摩擦，增加σl，拉拔力增大。B：內(nèi)壁σr不為0，內(nèi)外表面徑向應(yīng)力差值小，變形均勻。

2.變形特點(diǎn)A：在空拉段：同管材空拉B：在減壁段：同棒材拉拔C：在定徑段：彈性變形.二、固定短芯頭拉拔

3.缺點(diǎn)不能拉長管道次加工量相對于空拉\棒拉小芯桿自重彎曲,影響正確定位芯桿彈性變形.出現(xiàn)”竹節(jié)”1.變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布特點(diǎn)A：內(nèi)表面摩擦，減小σl，與固定短芯頭拉拔相比拉拔力減??；B：可采用大的延伸系數(shù)。

2.變形特點(diǎn)與固定短芯頭拉拔相似

三、長芯桿拉拔1.變形區(qū)內(nèi)的力分布特點(diǎn)(芯頭的穩(wěn)定)A：水平方向的力平衡：N1sina1-T1cosa1=T2B：庫侖摩擦定律：T=NfC：穩(wěn)定的條件：N1(sina1-fcosa1)

=T2>0必須sina1-fcosa1>0即a1>tg-1f=β另外,α1≤αα1-芯頭錐角β-摩擦角f-摩擦系數(shù)α-拉模模角四、游動芯頭拉拔A：第一次空拉區(qū)，變厚B：減徑區(qū)，變薄，整體厚度不變C：第二次空拉區(qū)D：減壁區(qū)，變薄E：定徑區(qū)

2.變形特點(diǎn)

主應(yīng)力：σl、σr為壓，σθ為拉主應(yīng)變：εl、εr為壓，εθ為拉五、擴(kuò)徑1.主應(yīng)力與主變形A：壓入擴(kuò)徑：

主應(yīng)力：σr為壓，σθ、σl為拉主應(yīng)變：εl、εr為壓，εθ為拉

3.變形特點(diǎn)直徑擴(kuò)大，長度變短，壁厚減薄B：拉拔擴(kuò)徑一、拉拔棒材中的殘余應(yīng)力1.棒材整個斷面都發(fā)生塑性變形第三節(jié)拉制品中的殘余應(yīng)力拉拔的方法、品種2.僅在表面發(fā)生塑性變形3.變形未進(jìn)入到中心層

？？2.襯拉管材二、拉拔管材中的殘余應(yīng)力

1.空拉管材1.減少不均勻變形摩擦，模角，退火間總加工率，道次加工率，減少空拉次數(shù)。

2.矯直輥式矯直

三、殘余應(yīng)力的消除張力矯直：二次拉拔

3.退火

1-鋁，2-銅，3-青銅，4-H70，5-B20第三節(jié)拉拔力3.1各種因素對拉拔力的影響一、抗拉強(qiáng)度2.02mm-1.64mm各種金屬的拉拔力圖黃銅拉拔時斷面收縮率與拉拔力的關(guān)系(不同的模角時)二、變形程度1.在某一斷面收縮率下有一個最小模角；2.斷面收縮率不同，模角不同。

三、模角五、潤滑四、拉拔速度1.5m/min以下時，速度增加，力增加；2.6~50m/min以上時，速度增加，力減小。1.潤滑越好，拉拔力越??；2.改善潤滑的措施：A：流體動力潤滑B：雙模流體靜力潤滑1.振動的聲波：A：超聲波B：聲波2.振動的方式：A：軸向B：周向C：徑向

六、振動A：高頻振動，降低拉拔力；晶格缺陷區(qū)吸收了振動能，提高位錯勢能，降低位錯移動的剪切應(yīng)力。B：在低頻和高頻振動下，降低拉拔力；模子和金屬接觸面周期性地脫開而使摩擦力降低。C：振動模接觸表面對金屬的周期性打擊作用；D：拉拔速度的提高，振動效果降低.振動的振幅變小。3.振動的效果A：力的平衡：Pq=Mq+QB：臨界反拉力：反拉力在一定的范圍內(nèi)并不影響拉拔力，當(dāng)超過某一個臨界值后，開始使拉拔力增大，這一臨界值稱為臨界反拉力。七、反拉力1.拉拔時力的平衡C：反拉力的影響因素：(1)拉拔前的預(yù)變形程度；(2)材料的彈性極限。2.反拉力對拉拔力的影響A：在Qc以下：不影響拉拔力，模座反力減?。籅：在Qc以上：使拉拔力增加，模座反力增大。3.反拉力的作用減小入口處對模子的壓力，從而減小入口處的磨損。一、無反拉力時的平衡微分方程法1.平衡微分方程：2.塑性條件：

3.邊界條件：D=D0，σlx=0D=D1，σlx=σL

3.2棒材拉拔力的理論計(jì)算：拉拔應(yīng)力：平均變形抗力B=f/tanαD1：坯料直徑D0：出口直徑二、附加的拉應(yīng)力1.考慮剪切變形引起的拉拔力：能量守衡

4.結(jié)果：

2.考慮反拉力引起的拉拔力：

修改邊界條件：D=D0σlxq=σq

D=D1σlx=σL3.考慮定徑區(qū)摩擦力引起的拉拔力：三、拉拔力(P)

P=σLS1S1：D1所對應(yīng)的面積3.3管材拉拔力的理論計(jì)算一、空拉管材的拉拔應(yīng)力1.平衡微分方程：A：軸向上的平衡微分方程：

B：徑向上的平衡微分方程：2.塑性條件：3.邊界條件：D=D0σlx=0D=D1σlx=σLb4.結(jié)果：σLb：b截面上的拉拔應(yīng)力σs：平均變形抗力B=f/tanαλ：延伸系數(shù)5.考慮定徑區(qū)摩擦的結(jié)果：

f—摩擦系數(shù)ld—定徑區(qū)長度Db—模子定徑區(qū)直徑S0—坯料厚度二、固定短芯頭拉拔管材的拉拔應(yīng)力

分成三段來考慮：空拉段，減壁段，定徑段1.空拉段按空拉管材計(jì)算：在b截面上的拉應(yīng)力σLb為：

σLb：拉拔應(yīng)力σs：平均變形抗力B=f/tanαλab：ab段的延伸系數(shù)2.減壁段的拉拔力計(jì)算：A：軸向上的平衡微分方程：

B：塑性條件：

C：邊界條件：D=Dbσx=σLb,D=D1σx=σLc

D：結(jié)果：

σLc：C截面上的拉拔應(yīng)力σs：平均變形抗力B=f/tanασbc：bc段的延伸系數(shù)

3.考慮定徑區(qū)摩擦的結(jié)果：

f—摩擦系數(shù)ld—定徑區(qū)長度Db—模子定徑區(qū)直徑S1—該道次拉拔后制品的厚度

三、游動芯頭拉拔管材的拉拔應(yīng)力分成三段平考慮：空拉段，減壁段，定徑段1.空拉段按空拉管材計(jì)算：在b截面上的拉應(yīng)力σLb為：

σLb：拉拔應(yīng)力σs：平均變形抗力B=f/tanαλab：ab段的延伸系數(shù)2.減壁段的拉拔力計(jì)算：內(nèi)、外表面法向力的水平分量方向相反，芯頭會前后移動，按前極限位置來計(jì)算：A：軸向上的平衡微分方程：

B：塑性條件：

C：邊界條件：D=Dbσx=σLb

D=D1σx=σLc

D：結(jié)果：

σLc：C截面上的拉拔應(yīng)力σs：平均變形抗力B=f/tanασbc：bc段的延伸系數(shù)α2：芯頭錐角α1：模角3.考慮定徑區(qū)摩擦的結(jié)果：f—摩擦系數(shù)ld—定徑區(qū)長度Db—模子定徑區(qū)直徑S1—該道次拉拔后制品的厚度3.4管材拉拔力的理論計(jì)算實(shí)例退火的Φ30×2.0mm的H62黃銅管，用固定短芯頭拉到Φ27.2×1.6mm，模角為12度，定徑帶長2.0mm，f=0.12，求拉拔力。一、確定幾何參數(shù)：D0=30d0=26S0=2.0D1=27.2d1=24S1=1.6D2=d1+2S1=28d2=d1=24S2=2.0二、計(jì)算各段的延伸系數(shù)λab=λbc=

三、計(jì)算參數(shù)B=A=c2=

四、各段上的拉拔應(yīng)力系數(shù)σLb/σs=σLc/σs=

五、計(jì)算該道次的平均硬化程度Aε=(ε1+ε2)/2按Aε查硬化曲線，查出σs

六.拉拔應(yīng)力σL=

七.拉拔力P=σLρ(D1-S1)S1

如果用芯頭錐角為15度的游動芯頭，再求拉拔力。

有能力者請?zhí)峤挥?jì)算機(jī)處理程序五、計(jì)算該道次的平均硬化程度Aε=(ε1+ε2)/2按Aε查硬化曲線，查出σs

六.拉拔應(yīng)力σL=

七.拉拔力P=σLρ(D1-S1)S1

如果用芯頭錐角為15度的游動芯頭，再求拉拔力。

有能力者請?zhí)峤挥?jì)算機(jī)處理程序第四節(jié)拉拔設(shè)備與工具拉拔設(shè)備

管棒材拉拔機(jī)拉線機(jī)拉拔工具模子芯頭4.1管棒材拉拔機(jī)鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)結(jié)構(gòu)、操作簡單易實(shí)現(xiàn)多品種4.1管棒材拉拔機(jī)圓盤拉拔機(jī)生產(chǎn)效率高用游動芯頭，可拉拔長管4.2拉線機(jī)單模拉線機(jī)多模連續(xù)拉線機(jī)滑動式多模連續(xù)拉線機(jī)4.2拉線機(jī)單模拉線機(jī)多模連續(xù)拉線機(jī)儲線式無滑動連續(xù)拉線機(jī)4.3拉拔模一、普通拉模1.模子的結(jié)構(gòu)與尺寸4.3拉拔模一、普通拉模1.模子的結(jié)構(gòu)與尺寸4.3拉拔模一、普通拉模2.拉模材料4.3拉拔模一、普通拉模2.拉模材料4.3拉拔模二、輥式拉模4.3拉拔模三、旋轉(zhuǎn)模4.4芯頭一、固定短芯頭4.4芯頭一、固定短芯頭4.4芯頭一、固定短芯頭4.4芯頭二、游動芯頭4.4芯頭二、游動芯頭4.4芯頭三、芯頭材料鋼：35#T8A30CrMnSi表面鍍Cr硬質(zhì)合金：YG15第五節(jié)拉拔工藝?yán)闻淠櫥沃破返娜毕萏厥饫畏椒?.1

拉拔配模定義根據(jù)成品的要求，有時包括坯料的尺寸，確定拉拔道次及各道次所需?？仔螤?、尺寸的工作，也稱拉拔道次設(shè)計(jì)5.1

拉拔配模一、實(shí)現(xiàn)拉拔過程的必要條件

σL<σs安全系數(shù):K=σb/σL5.1

拉拔配模二、拉拔配模的內(nèi)容坯料尺寸的確定中間退火次數(shù)的確定道次延伸系數(shù)的分配計(jì)算拉拔力及校核各道次的安全系數(shù)坯料尺寸的確定圓形制品異型管材實(shí)心型材5.1

拉拔配模三、配模設(shè)計(jì)圓棒拉拔配模型材拉拔配模圓管拉拔配模異型管材拉拔配模5.1

拉拔配模5.1

拉拔配模5.1

拉拔配模5.1

拉拔配模5.1

拉拔配模5.2

拉拔潤滑有色金屬潤滑P244表13-195.3

拉拔制品的主要缺陷1.棒材中心裂紋5.3

拉拔制品的主要缺陷1.棒材表面裂紋5.4特殊的拉拔方法

1.無模拉拔一、定義：將坯料的局部快速加熱，拉拔時只有加熱的部分發(fā)生變形，使材料直徑均勻減小的加工方法。

二、斷面收縮率F1以V2的速度移入加熱區(qū)(變形區(qū))，F(xiàn)2以V1的速度移出變形區(qū)，根據(jù)秒體積不變有：j=V1/(V1+V2)

三、用途1.難加工材2.變斷面棒材無模拉拔2.集束拉拔一、定義：將兩根以上斷面為圓形或異形的坯料同時通過圓的或異形的模子進(jìn)行拉拔，以獲得特殊形狀的異形材的一種加工方法.

二、用途生產(chǎn)超細(xì)絲

集束拉拔3.玻璃膜金屬液抽絲

一、定義：

將一定量的金屬放入玻璃管內(nèi)，用高頻感應(yīng)線圈將金屬熔化，同時玻璃軟化，然后利用玻璃的可抽絲性，將它從下方引出，冷卻得到附有玻璃膜的超細(xì)金屬絲。二、用途生產(chǎn)玻璃膜金屬絲

玻璃膜金屬液抽絲一、定義：將線坯放入高壓容器中，并施以比純擠壓時低的壓力，在線材出模端施以拉拔力進(jìn)行靜液擠壓拉伸的一種加工方法。

二、用途生產(chǎn)超細(xì)金屬絲4.靜液擠壓拉絲靜液擠壓拉絲第四章型材和管材的孔型軋制第一節(jié)型材的孔型軋制第二節(jié)管材的孔型軋制第四章孔型軋制第一節(jié)型材的孔型軋制

1.1定義軋槽：軋輥所帶有的不同形狀的溝槽。孔型：兩個或三個軋輥相對應(yīng)的軋槽和輥縫所組成的空間。

孔型的要素：高度、寬度、輥縫、側(cè)壁和圓角?？仔蛙堉疲很埣苻D(zhuǎn)動軋輥的拖動，進(jìn)入并通過孔型，受到軋槽的軋制，軋出符合孔型形狀的斷面形狀和尺寸的制品。閉口孔型開口孔型1.開口孔型：生產(chǎn)線桿2.閉口孔型：生產(chǎn)槽鋼開口孔型和閉口孔型1.2線桿的孔型軋制一、孔型與孔型要素1、軋槽與孔型2、孔型形狀3、寬展、滿充4、輥縫、孔型圓角、側(cè)壁斜度5、軋輥直徑與軋輥工作直徑輥環(huán)直徑、槽底直徑平均直徑V=(1+S)×π×

D工作×

n/60×10006、孔型系7、軋槽深度、無槽軋制二、孔型參數(shù)二、孔型參數(shù)二、孔型參數(shù)三、軋制原理1、與平輥軋制相比：壓下量沿軋件寬向不相同，軋件的寬高比小，寬展問題突出變形量用軋制前后的截面積計(jì)算三、軋制原理2、寬展三、軋制原理3、接觸弧長與接觸面積三、軋制原理4、咬入問題5、軋制速度與軋輥速度四、回線式軋制1.三棍和高低機(jī)架四、回線式軋制2.250線材軋機(jī)四、回線式軋制3.軋制作業(yè)圖五、連軋----串列式五、連軋----串列式一、萬能軋機(jī)：是有一對水平軋輥和一對立軋輥的組合式軋機(jī)，除用于軋制寬腿工字鋼外，還可軋制鋼軌、槽鋼等。二、優(yōu)點(diǎn)(與孔型軋制相比)：1.可以軋制兩腿平行的產(chǎn)品，只要調(diào)整同一軋輥的輥縫，即可得到不同規(guī)格的產(chǎn)品。2.由于其對稱性，可以采用較大的壓下量，使其在腿部展寬，壓縮效果、表面質(zhì)量、性能等方面較好。3.軋輥磨損小。4.易于自動化。

1.3萬能軋制法1.H型鋼的特點(diǎn)：截面模數(shù)大，重量輕。便于拼裝。節(jié)約焊接約25%(與普通工字鋼相比)應(yīng)用于大型橋梁，高層建筑，重型設(shè)備，高速公路。

2.軋制：三、型鋼的孔型軋制2.1熱軋穿孔一、斜軋穿孔對稱性好，壁厚均勻，由實(shí)心坯成毛管。一般用鍛、軋坯。1.13度二輥斜軋穿孔2.

18度二輥斜軋穿孔(菌式)

第二節(jié)管材的孔型軋制二輥斜軋穿孔：在壓應(yīng)力和拉應(yīng)力交變作用下進(jìn)行三輥斜軋穿孔：在壓應(yīng)力作用下進(jìn)行3.三輥斜軋穿孔二輥斜軋穿孔與三輥斜軋穿孔的比較內(nèi)、外表面無刮傷，有利于鋼錠中心粗大或疏松組織細(xì)化，偏心嚴(yán)重，生產(chǎn)率低，對坯料無限