金属拉拔理论.ppt

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1、金属拉拔理论魏立群上海应用技术大学材料科学与工程学院2016年2月一、概述拉拔:在外加拉力的作用下，使金属通过模孔以获得所需形状和尺寸制品的塑性加工方法。一般在室温进行，只有室温强度高、塑性差的合金如钨、锌等才加热；是管、棒、型、线的主要生产方法1基本方法1）实心材拉拔截面为实心，如棒、型和线材拉拔。P制品模子坯料2）空心材拉拔截面为空心，如管和空心型材拉拔。芯杆芯头P制品模子坯料P制品模子坯料空拉：拉拔时管坯内部不放芯头，拉拔后壁厚略有变化，主要目的是减径，又称减径拉拔。固定短芯头拉拔：拉拔时

2、管坯内部放芯头，并用芯杆固定，拉拔后管坯可实现减径和减壁。是实际中应用最广泛的方法。游动芯头P制品模子坯料游动芯头拉拔：拉拔时管坯内部放芯头，但芯头不固定，依靠自身形状稳定在变形区中。此法使盘管拉拔得以实现。芯杆P制品模子坯料长芯杆拉拔：管坯套在表面抛光的芯杆上，拉拔时芯杆与管坯一起通过模孔。芯杆P制品模子坯料顶管法：将芯杆套入带底的管坯中，芯杆和管坯一起顶出模孔。在生产难熔金属、贵金属短管时采用，也适于生产大直径管材（直径>300mm)。制品坯料芯头P扩径拉拔：是用小直径管坯生产大直径制品的一

3、种方法，有压入扩径和拉拔扩径两种方法。2变形指数1）延伸系数2）加工率（断面收缩率）不难看出：分别为坯料和制品的面积分别为坯料和制品的长度3实现拉拔的必要条件作用在制品上的拉应力小于材料的屈服极限。即：<若认为硬化后的与接近，则有：<若定义：为安全系数，则实现拉拔的必要条件是：安全系数K>1。一般取K＝1.4－2.0。P制品模子坯料4拉拔的特点1）制品的尺寸精确，表明光洁；2）工具和设备简单，维修方便；3）可连续高速生产小规格长制品；4）受安全系数K的限制，道次变形量小，简单断面型材也难一次成形

4、。如：二、园棒拉拔时的应力与变形1应力1）应力状态外力：拉力P，模壁压力N、摩擦力T。应力状态：两向压缩（径向和周向）一向延伸（轴向），且有，即为轴对称应力状态。NPT2）应力分布规律轴向：：入口<出口（出口力大、面积小）：入口>出口（塑性条件）因此：模子入口处磨损比出口大；道次加工率大时模子出口处磨损比道次加工率小时轻。径向：：外部>中心：外部<中心原因：环断面越向外，其向内变形的阻力越大；米宁实验。2变形1）应变状态两向压缩（径向和周向）一向延伸（轴向），且有。2）应变规律与挤压类似，即：边

5、部变形>中心变形；后部变形>前端变形;中心流速>边部流速。但由于摩擦小，不均匀程度远比挤压小。三、管材拉拔时的应力与变形1空拉按目的不同有：减径空拉：目的是减径，主要用于中间道次，一般认为拉拔后壁厚不变；整径空拉：目的是精确控制制品的尺寸，减径量不大（0.5－1），一般在最后道次进行；定型空拉：目的是控制形状，主要用于异型管材拉拔，即用于圆截面向异型截面过渡拉拔。1）应力应力状态：与圆棒拉拔时类似，即：周向、径向为压，轴向为拉，但，且有。（内表面为自由表面，径向变形阻力小。）应力状分布规律：轴向

6、上：：入口<出口；：入口>出口。径向上：：外部>中心；：外部<中心；：外部>中心。、当时，壁厚增加；2）变形（应变）应变状态：轴向延伸、周向压缩、径向可能是延伸、压缩或为0（不变），这取决于三个应力之间的关系。直观上看，轴向应力（拉）使壁变薄，周向应力（压）使壁变厚。从力学角度分析有：，为瞬时的非负的比例系数。又，因此当时，壁厚不变；当时，壁厚增加。由于相对与和较小，因此近似有：当时，壁厚增加；当时，壁厚不变；当时，壁厚增加。由于沿轴向上越来越大，越来越小，因此，某一断面从入口向出口的变形过程中

7、，在不同部位壁厚的变化规律是：在模子入口处增厚，到一定值时开始变薄。空拉后壁厚究竟如何变化，取决于全过程变形的累积。3）影响空拉壁厚变化的因素相对壁厚：坯料的直径与壁厚之比，即，研究认为：当>7.6时，只增壁；当<3.6时，只减壁；当=3.6－7.6时，随工艺参数的不同，可能增壁、减壁或壁厚不变。合金性能：合金越硬，越大，增壁趋势越弱。道次加工率：越大，越大，增壁趋势越弱。润滑：润滑时摩擦小，小，增壁趋势增加。总之，凡是使拉拔力增大的因素，均使增壁趋势减弱，减壁趋势增加。4）空拉纠正管坯偏心的作

8、用挤压坯、斜轧穿孔坯往往是偏心的，在其后安排若干道次的空拉，可将偏心纠正过来，原理是：A若同一圆周上的分布均匀，则薄壁处的大，因为是使壁厚增加的因素，因此薄壁处增厚的多，直至壁厚均匀；B由于薄壁处的大，因此薄壁处先发生塑性变形，产生轴向延伸，结果在薄壁处产生轴向附加压应力，使壁增厚；厚壁处产生轴向附加拉应力，使壁减薄，直至壁厚均匀，附加应力消失。注：当管坯偏心严重时，由于过大，此时不但不能纠正偏心，还会导致管壁失稳而向内凹陷，尤其是管壁较薄时。5）空拉的特点A能纠正偏心；B适于小管、异型管以及盘