固态成形原理讲义-拉拔.pptVIP

5.3.2 短芯棒拔管过程 特点： 1）芯棒位置固定不变；2）道次加工率 较小；3）难以拉制较长管子。 （1） 变形过程和变形区 图5-20 短芯棒拔制的模具及变形区 图5-21 短芯棒拔制过程建立时作用在外模及芯棒上的力 P1-无芯棒拔制时的力；P2-长芯棒拔制时的力P3、P1’-芯棒停止移动时的力；P4、P2’-稳定拔制时的力 在稳定拔制阶段，钢管的变形过程是先减径，继 之是减壁，最后是定径。因而短芯棒拔制时的变 形区由减径区、减壁区和定径区三部分组成。 图5-21-1 固定短芯头拉拔时的应力与变形图 图5-22 短芯棒拔制时主应力沿减壁区的分布 （2） 金属的流动和变形 特点： 1）管子内部有芯头支撑， 因而内壁上的径向应力?r 不等于零，管子内层与 外层径向应力差值小，变 形比较均匀。 图5-22-1 空拔和短芯棒拔制后钢管外表面的周向拉伸残余应力 1-空拔管；2-短芯棒拔制后的钢管 2）芯头表面与管子内表面产生摩擦，摩擦的作 用： 3）对残余应力的影响。 图5-23 短芯棒拔制后钢管外表面的残余应力与减径率及减壁率的关系 a-周向残余应力；b-轴向残余应力 （3）拔制时的抖动现象 拔制过程中，芯棒在变形区内处于稳定位置时，作用在 芯棒上的总摩擦力??与拉杆弹性拉伸的反力Q相平衡： p—作用在芯棒上的单位压力,Mpa； d—芯棒的直径,毫米； l—钢管内表面和芯棒接触面的长度，毫米； f一摩擦系数。 5.3.3 长芯棒拔制过程 特点：在拔制过程中可认为芯棒的前进速度等于 钢管的出口速度VB，设离开外模后钢管的截面积 为FK；在减壁区的任一截面钢管的截面积为F，前 进速度为V，则根据秒流量相等原则有： 因为 所以 5.3.4 游动芯棒拔管过程 特点： 1）拔制力小，可提高道次变形量；2）不存在拉 杆的限制，可拔制小口径钢管和较长钢管；3）内外表面 质量和尺寸精度高。 图5-26游动芯棒拔制 I-芯棒的前圆锥段；II-芯棒的圆锥段；III-芯棒的后圆柱段 （1） 实现稳定拔制的基本条件 当芯棒处于稳定位置时，在它的前圆柱段和圆锥段上分 别作用着正压力N1、N2及摩擦力T1、T2，力平衡方程： 所以 式中 ?1?圆锥段母线的倾斜角，度； f?芯头与管材内表面之间的摩擦系数。 由上式可得出实现稳定拔制的一个基本条件： 实现稳定拔制的第二个基本条件：游动芯棒的锥角必须 小于或等于外模的锥角?，即 ?1≤? （2） 道次变形量 5.4 拉拔制品中的残余应力 5.4.1 残余应力的分布 5.4.1.1 拉拔棒材中的残余应力分布 图5-27 拉拔时的副应力 拉拔后棒材中呈现的残余应力分布有以下三种情 况： 1）拉拔时棒材整个断面都发生塑性变形。 图5-28 棒材整个断面发生塑性变形时的残余应力分布 a-轴向残余应力；b-周向残余应力；c-径向残余应力 2)拉拔时仅在棒材表面发生塑性变形。在轴向 上棒材表面层为残余压应力，中心层为残余拉 应力。在周向上残余应力的分布与轴向上基本 相同，而径向上棒材表面到中心层为残余压应 力。 3)拉拔时塑性变形未进入到棒材的中心层，拔 后制品中残余应力的分布应该是前二种情况的 中间状态。 5.4.2 拉拔管材中的残余应力 空拉管材 轴向： 周向： 径向： 影响空拔管外表 面轴向和周向拉 伸残余应力大小 的主要因素：直 径压缩率、钢的 力学性能、钢管 的壁厚等。 图5-31 空拔管内三个方向残余应力的定性分布 1-轴向残余应力?l’；2-周向残余应力?t’；3-径向残余应力?r’ （2） 衬拉管材 拉拔管材时，管子的外表面和内表面的变形量不相同，差值可以用内径减缩率和外径减缩率之差来表示，即： D0、d0—拉拔前管外径与内径,毫米； D1、d1—拉拔后管外径与内径,毫米。 5.4.3 残余应力的消除 (1)减少不均匀变形 措施： 1）减少拉拔模壁与金属的接触表 面的摩擦；2）采用最佳模角；3）对拉拔 坯料采取多次的退火；4）使两次退火间的 总加工率不要过大；5）减少分散变形度； 6）在拉拔管材时应尽可能地采用衬拉，减 少空拉量。 (2)矫直加工 （3）退火 利用低于再结晶温度的低温退火来消除或减少残余应力。 图5-34 拉拔棒材退火前、后残余应力的变化 a-退火前；b-退火后 5.5 拉拔力 5.5.1 各种因素对拉拔力的影响 （1）被加工金属的性质对拉拔力的影响 图5-35 金属抗拉强度与拉拔应