金属拉拔理论 .ppt

2） 固定短芯头拉拔的特点 A 由于内摩擦的存在，拉拔力大、道次加工率小，但变形较均匀； B 内表面质量好、尺寸精确； C 不能生产较长的制品。因为： a 长的芯杆在自重作用下易弯曲，导致芯头难以正确地固定在模孔中； b 长的芯杆弹性变形量较大，易引起跳车，使制品出现“竹节”缺陷。 一般，拉制品的长度为8－12m。 3 游动芯头拉拔 1） 变形过程 A B C D E F AB段：空拉区，管坯减径、增壁。 BC段：减径区，管坯进行较大的减径，同时也减壁，减壁量大约等于空拉时的增壁量。 CD段：二次空拉区，由于拉应力方向改变，管坯内壁稍微离开芯头表面。 DE段：减壁区，外径减小、内径不变，实现减壁。 EF段：定径区。 2） 芯头在变形区内稳定的条件 芯头在变形区内稳定时，作用其上外力合力的水平分量必须为0，即： 即： 上式若成立必须有： 即： 因此，芯头在变形区内稳定的必要条件是： 即：芯头锥角大于摩擦角。 否则，由于 导致芯头向前运动，若大圆柱段直径较小，则芯头被拉过模子，成为空拉；若大圆柱段直径较大，则导致芯头压卡管坯，造成拉断。 此外，芯头锥角还应小于或等于模角，即： 否则，管坯内壁首先与大圆柱段接触，使芯头一直向前运动。 除满足以上两个条件外，要保证拉拔过程顺利进行，还应满足：芯头轴向游动的几何范围应有一定的限度。 因此，实现游动芯头拉拔的条件是： 芯头轴向游动的几何范围应有一定的限度。 3） 游动芯头拉拔的特点 A 能生产长管、盘管（生产率、成品率高）； B 能消除芯杆带来的竹节、偏心等缺陷； C 拉拔力低，道次加工率大； D 由于芯头游动，内表面易出现明暗交替的环纹； E 工艺难度大。 4 长芯杆拉拔 1） 变形过程 与固定短芯头拉拔时相同，即空拉、减径和定径区。 2）特点 A 拉拔力小，道次加工率大。因为 a 芯杆承担了 A B C D 一部分拉拔力；b 芯杆给管坯内壁的摩擦力方向与拉拔方向一致，有助于拉拔； B 适于小管薄壁管以及塑性差合金管的生产； C 脱杆麻烦。 四、拉制品的残余应力及主要缺陷 1 残余应力 残余应力：无外力作用时，以平衡状态存在于物体内部的应力。现以棒材拉拔为例分析。 1）残余应力的分布 整个断面均发生塑性变形时，残余应力分布为： 中心 边部 边部 中心 边部 边部 + 0 + － － － 轴向 径向 周向 中心 仅表面发生变形时： 轴向上：边部为压、中心为拉； 径向上：整个断面为压； 周向上：与轴向上相同。 2） 残余应力的危害 A 导致某些合金制品如黄铜产生应力腐蚀； B 导致制品在放置和使用过程中逐渐改变尺寸和形状； C 继续机加工时，若残余应力不是对称消失，则导致制品变形、弯曲。 3） 残余应力的消除 A 根本措施是消除不均匀变形，如减小摩擦、选择适当的模角等； B 矫直加工； 辊式矫直：仅表面变形，产生一封闭压力层，使边部的拉残余应力减小或消除； 张力矫直：施加拉力，使制品产生1－3％的拉伸变形，有残余拉应力的外层先进入塑性状态，进而产生压副应力； C 低温退火，仅使金属发生回复。 2 拉制品的主要缺陷 1） 中心裂纹 A 特征：存在于内部；呈月牙形周期性分布；由变形区入口向出口越来越大；严重时表面出现细颈。 B 原因：棒材拉拔时，中心的轴向拉应力大于边部的轴向拉应力，因此中心易出现裂纹且呈月牙形。又由于轴向拉应力越向出口越大，因此裂纹一旦出现就越来越长、越来越宽。 由于裂纹的形成是能量的积聚和释放的过程，即拉应力达到一定值时，裂纹就出现，而裂纹的出现又使拉应力得到释放（降低），因此裂纹扩展道一定程度后即停止。随着变形过程的进行，又会出现第二条裂纹，呈周期性。 此外，拉拔坯料一般来源于挤压，而挤制品的外层强度高、中心强度低，这也是中心易出现裂纹的原因。 2） 表面裂纹 A 特征：存在于表部；呈月牙形周期性分布，又称三角口。 B 原因：不均匀变形使表面产生拉副应力导致的。 基本应力 副应力 工作应力 ＋ ＋ ＋ － 0 0 0 五、拉拔力 拉拔力：作用于制品前端用以实现塑性变形的力。是选择设备吨位、校核工具强度、确定合理拉拔工艺规程的依据