哈工大继续教育材料科学与工程2011年专业课作业2

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1、2011年专业课作业211、拉拔时摩擦力的表达式，并给示意图简要说明？答：在拉拔应力中包含的总摩擦部分σzlR及总拉拔力F中的摩擦力部分FR可从对作用于变形区外表面上的力的平衡观察中导出：拉拔应力，拉拔力，其中σzlS、FS为剪切部分拉拔时摩擦力的表达式为示意图：　　　　　　　　　　拉拔过程摩擦力作用作用于外表面AM上的法向力为（1）一般常用的估算式虽处于较安全一边，但是太粗略。对外表面AM从变形区几何学得到近似为最后用公式(2-30)和公式(2-31)得到摩擦力为（2）以及拉拔应力中的摩擦部分为（3

2、）12、何谓拉拔角？优化的拉拔孔倾角的表达式是建立在什么条件下？估算出拉拔变形程度为0.2,摩擦系数为0.05时拉拔角为多少？答：拉拔角是指拉拔孔的张开角，拉拔孔倾角的两倍。拉拔力方程证实拉拔孔倾角对摩擦部分和剪切部分相反的影响。当角度α增加时，摩擦部分减小，而剪切部分增加，因此必须给出一个优化的拉拔孔倾角使总拉拔力达到最小值。该极值问题的求解由以下关系得出将其应用于公式即可得到优化的拉拔孔倾角为图拉拔力（部分）对拉拔倾角的依赖关系当α=αopt时，总拉拔力最小，而摩擦部分和剪切部分大小相等：变形效率

3、为在时取其最大可能值使用α=αopt的拉拔工具的困难在于αopt的大小依赖于相应的拉拔参数μ和，而且拉拔工具的制作耗时且昂贵。如果有不同拉拔孔倾角α的拉拔工具，则推荐使用最能满足条件的工具。下面说明优化的拉拔孔倾角的数量级。估计正常润滑条件下的摩擦系数为μ≈0.05，则在变形程度的平均值为0．2时，得出优化的拉拔孔倾角为或优化的拉拔孔张开角为13、拉拔工艺为什么是建立在加工硬化基础之上？为什么拉拔一般均为冷拉拔或温拉拔？答：拉拔一般均为冷拉拔或温拉拔，在这种常温或低温的前提下金属变形时，加工硬化是必然

4、的，所以拉拔工艺是建立在加工硬化基础之上。14、挤压工艺怎么分类？何谓正挤压与反挤压？答：挤压工艺分为直接挤压和间接挤压。直接方法l实心材正挤压l空心材正挤压l实心材侧挤压l空心材横向挤压间接方法l实心材反挤压l空心材反挤压在正挤压方法中，坯料在挤压过程中相对于挤压筒作轴向位移，为此要求附加摩擦力和摩擦功。与此相反，在反挤压中，坯料和挤压筒之间无相对运动。图1和图2示意地表示直接挤压(正挤压)和间接挤压(反挤压)的工作原理。图1正挤压图2反挤压15、何谓挤压比？挤压比与挤压变形程度的表达式？答：挤压比

5、是坯料和条材的长度比或横截面积之比A0／A1=l1／l0。它与纵向变形程度的关系为16、何谓挤压模角？挤压死区怎么形成的，请用示意图说明？答：挤压模角是指变形区／死区的边界面与坯料轴线间的角。死区是在挤压变形的过程中，由于采用平模或者过大的挤压模角，使得边部距离模孔较远处的金属很难进入模孔，便形成了死区，如下图中的死区。图实心材正挤压过程及变形区的几何示意图17、挤压力由那两部分组成？并写出表达式？答：在正挤压方法中可将挤压力理解为变形力及坯料和挤压筒之间的摩擦力之和：在反挤压方法中，没有坯料和挤压筒

6、之间的摩擦力(无相对运动)，挤压力等于变形力：F=FU估计变形力的计算公式可从变形功表达式中导出。例如，若将公式中WU的表达式等同于挤压过程所需的外部功FU（l0-lPR），即用VP=A0（l0-lPR）得到用变形效率把所有的与变形过程直接有关的摩擦损耗和剪切损耗都考虑了。公式表明变形力在挤压过程中作为不变量。当坯料长度小于变形区的(理论)长度，即接近挤压结束时，则该式失效。这时，变形区的几何条件如此不利，以至于摩擦影响和剪切影响显著地大于此前。在接近挤压结束时刻，挤压力增大到最大值，以至于仅由于这个

7、原因挤压余料就必须留在挤压简内。在正挤压中还要附加克服坯料和挤压筒之间的摩擦力：在“坯料外壳上的摩擦功”部分已经介绍过，由于在挤压中有很高的径向压应力()，即使其摩擦系数，坯料表面也将粘着在挤压筒壁上，并且在剪应力下剪切。由此可得这样在预压紧开始时，摩擦力值为最大并且随挤压行程呈线性降为零(这时)。在这里也常发现，对挤压力估计来说，摩擦长度的近似处理是有充分理由的。由此得到下面的挤压力方程：正挤压方法为：或者反挤压方法为18、挤压杆速度与挤压速度各指什么？给出变形区速度表达式并说明挤压速度主要取决那些

8、初始条件？答：挤压杆速度与挤压速度：υ0：挤压杆速度，坯料进入变形区的入口速度。υ1：挤压速度，条材的出口速度。变形区速度表达式：在(锥形)变形区中的速度关系，可采用与拉拔相同的简化假设：平直圆片单元经过变形区时保持平直。由此就可以得到与拉拔类似的变形区速度场为利用A(z)=及(z)=r0-z，得到这里α是挤压模角或形成死区的角αtz。如果假设仗αtz=45º。则轴向速度为由体积不变，(对实心横截面)以及公式(2．37)，经过积分得到变形区中的径向速度，