“金属塑性加工技术”复习思考题(学生用)

1《金属塑性加工技术》思考题(学生用)一、填空题（1）根据轧辊的配置、轧辊的运动特点和产品的形状、轧制可分为三类，即纵轧，横轧，斜轧。（2）讨论简单轧制过程主要研究几何变形区。几何变形区的主要参数有：接触角，变形区长度，变形区的形状系数。（3）稳定轧制过程中,中性角、接触角和摩擦角之间的关系式为：γ=α/2（1-α/2β）（4）宽展由滑动宽展，翻平宽展，鼓型宽展组成。（5）轧制时主电机轴上输出的传动力矩，主要克服的阻力矩有：轧制变形的力矩，附加摩擦力矩，空转力矩动力矩（6）自由锻的基本工序包括敦促、拔长、冲孔、扩孔等。（7）冲孔的方法通常包括实心冲子冲孔、空心冲子冲孔和垫环上冲孔。（8）锻造过程中常出现的缺陷有过热引起晶粒粗大、过烧引起的锻裂、铸造组织残留、晶粒不均等。（9）评价板材冲压工艺性的方法包括冲压件的形状和尺寸、冲压件精度、杯突实验（10）孔型轧制时宽展类型分为自由宽展、限制宽展、强迫宽展3种。（11）实现带滑动拉拔的基本条件为Un＞Vn。（12）带滑动多模连续拉拔配模的必要条件第n道次以后的总延展系数大于收线盘与第n个绞盘圆周速度之比。（13）带滑动多模连续拉拔配模的充分条件任一道次的延展系数应大于相邻两个绞盘的速比。（14）金属挤压时，按金属流动特征分类有正挤压和反挤压。（15）正向或反向挤压时，其变形能计算式中的系数Ce分别为和。（16）正向挤压时，锭坯的尺寸为60mm，挤压杆的移动速度为100mm/s，20mm的圆棒单根流出模孔的速度则为900mm/s。（17）“Y”孔型的特征参数形状参数面积参数内接圆参数（18）孔型轧制的品种包括线杆管棒型材二、名词解释：（1）连续挤压；（2）集束拉拔；（3）闭式模锻；（4）液态模锻；（5）脱皮挤压；（6）挤压缩尾；（7）轧制负荷图；（8）轧制力；（9）冲压；（10）孔型系；（11）填充系数；（12）挤压比；（13）轧制过程中性角；（14）轧制压力；（15）热轧；（16）冷轧；（17）最小可轧厚；（18）轧制工作图表；连续挤压：金属在挤压轮摩擦力的连续作用下，通过模具，连续不断的挤出所需要断面形状的制品集束拉拔：将两根以上断面为圆形或异型的坯料同时通过圆的或异型孔的模子进行拉拔以获得特殊形状的异型材的一种加工方法闭式模锻：又称无飞边模锻，在成型过程中模膛是封闭的，分模面间隙是常数液态模锻：将一定液态金属直接注入模膛在压力作用下使金属液发生流动并凝固成型，同时伴有少量塑性变形从而获得毛坯或零件的加工方法2脱皮挤压：挤压时垫切入锭坯挤出洁净的内部金属将带杂志的皮壳留在挤压筒内的挤压方法扎制复合图：一个扎制周期内主电机轴上的力矩随时间而变化的负荷图轧制力：乍见给轧辊的合力的垂直分量冲压：通过模具对板材施加外力，使之产生塑性变形或分离从而获得一定尺寸和形状与性能的零件或毛坯的加工方法孔型系：将锭坯轧成所需要的形状需要通过一系列由大到小的孔系，这一系列孔型称为孔型系填充系数：挤压筒内孔的横断面积与锭坯横断面积之比挤压比：挤压筒内孔的横断面积与挤出制品的横断面积之比轧制过程中性角：前滑区接触弧琐对应的圆心角热轧/冷轧：再结晶温度以上/下温度条件下的轧制最小可轧厚度：在一定轧制条件下无论怎样调整辊缝或反复轧制多少道次，轧件不能轧薄了的极限厚度轧制工作图表：各轧机工作状态与时间的关系图三、简答简析：（1）举例：复合成形技术（如铸轧、辊锻、铸挤等）（2）举例：短流程生产新技术（如铸轧法生产铜管、连续铸轧法生产铝带坯、铜带“连铸带坯+冷轧开坯”技术等）（3）举例：连续化生产技术（如连铸连轧、盘拉技术、联合拉拔等）（4）简析：反向挤压的特点（变形更均匀；降低挤压力）（5）简答：有哪些方法可以制备Al/Cu双金属复合材料？（复合轧制，粉末轧制，挤压法）（6）简析：解释软垫镦粗可降低鼓形的机理。由于软垫的变形抗力较低，优先变形并拉着锻件径向流动，导致锻件的侧面内凹，当继续蹲粗时，软垫直径增大，厚度变薄，温度降低，变形抗力增大，墩粗变形集中到锻件上，使侧面内凹消失呈现圆柱形，而继续墩粗时，可获得高度不大的鼓型（7）简答：冲压成形的主要缺陷。拉裂变薄起皱（8）简答：三种管材衬拉方法的特点。固定短芯头拉拔：接触摩擦面积比空拉和拉棒材时都要大，故道次加工率较小长芯杆拉拔：管子变形时延芯杆表面向后延伸运动，芯杆作用于管内表面上的摩擦力方向与拉拔方向一直，允许采用较大的延伸系数，并且随着管内壁与芯杆间的摩擦系数增大而增大。游动芯头：芯头不用芯杆固定位置，便于实现高速拉伸，实现机械化和自动化，由于拉拔力可以相应的减小，道次延伸系数比较大，道次加工率大（9）简析：分析线材拉拔时反拉力的作用。将反拉力控制在临界反拉力值范围内可以在不增大拉拔应力和不减少道次加工率的情况下减少模具入口处金属对模壁的压力磨损，从而延长模具使用寿命（10）简析：金属塑性加工的产品质量的内涵。【（1）化学成分；（2）内部组织结构；（3）材料性能（力学性能、物理性能、腐蚀性能、加工性能等）；（4）精度（尺寸精度、形状精度、表面精度）】（11）简答：减小板材冲裁力的措施。1、加热冲裁2、阶梯凸模冲裁3、斜刃模具冲裁3（12）穿孔热挤压铜管的过程中，穿孔针的受力受热分析。穿孔针在每一个挤压周期都要承受一次载荷和温度的剧烈交替。穿孔时其整体受强烈的压应力作用；而外表与高温铜锭直接接触，温度急剧升高；同时受到金属流动产生的摩擦力作用；稳态挤压过程中，随动穿孔针的移动速度低于铜管轴向流动速度，因此外表面受到很高的轴向摩擦力作用，使整体受拉应力；同时外表温度升高，而内壁受水冷。一个挤压道次结束后，又采用水冷方式对其外表面进行剧烈冷却。在这种急冷急热的恶劣工作状态下，穿孔针极容易产生表面龟裂、变形、弯曲、拉毛、变细、断裂等缺陷，使用寿命很短。可以通过加强穿孔针表面润滑及内孔冷却，缩短挤压锭长度或提高挤压速度，以及采用更耐高温的穿孔针材料等措施来提高穿孔针的使用寿命。（13）游动芯头拉拔管材时芯头稳定的力学条件（稳定条件）。α=α1β,即游动芯头的锥角小于或等于拉模的模角，大于芯头与管坯间的摩擦角（14）前滑和后滑的定义是什么？影响前滑的因素有哪些？二者对于轧制过程有何影响？前滑：轧件的出口速度大于该处轧辊圆周速度的现象后滑：轧件的入口速度小于入口断面上轧辊水平速度的现象因素：1、轧辊直径2、摩擦系数3、轧件厚度4、张力5、加工率6、轧件宽度意义：确定稳定轧制条件下的外摩擦系数f带材，箔材轧制时的张力调节连轧过程中保持各机架之间速度协调热轧机的轧辊和轧道的速度配合（15）生产过程中要轧制更薄的板材需采取那些措施？应该有效减少金属的实际变形抗力，如减少工作辊直径，采用高效润滑剂，适当增加张力，采取中间退火，消除加工硬化，提高轧机刚度，有效减少轧机弹跳量及轧辊的弹性压扁，采用两张或者多张金属叠轧，高强度合金采用包复轧制，或采用新型摆式轧机可使轧件进一步变薄。（16）锻造时降低变形抗力的途径有哪些？1、减少接触面积（降低摩擦：分段铸造）2、降低材料本身变形抗力：改善组织，变形温度3、改善受力条件：设计合理模具形状，润滑（17）孔型的要素包括哪些？孔型的面积F，辊缝的大小S，孔型的宽度B，孔型的高度H，弧半径R，各直边间的过渡圆角半径r，方孔型的边长A或圆孔型的直径D。（18）与平辊轧制相比，孔型轧制有何特点？一、沿轧件的宽度上压缩不均匀二、侧壁倾度会影响水平方向的合力三、变形区的长度沿轧件是变化的。四、轧制时的速度差对宽展的影响。（19）何谓孔型的侧壁斜度？其意义是什么？侧壁斜度：链接槽底与槽顶的线段与轧辊轴线的夹角；有利于轧件脱模，延长轧辊寿命（20）何谓孔型系统？常用的孔型系统有哪些？各自有何特点？箱—箱六角—方型椭圆—方形菱形—菱形椭圆—圆形（21）如何计算孔型轧制时的咬入问题？用α＜β1、轧件与槽点最先接触点对应的辊径与压下量计算2、用最不利情况计算即用扎槽槽底直径和用宽展上最大的h计算3、平均辊径与平均压下量计算4（22）影响拉拔力的因素有哪些？基本影响规律如何？被加工金属抗拉强度，抗拉强度越高，拉拔力越大变形程度：断面收缩率增加，拉拔力增大模角：随着模角增大，拉拔应力发生变化，并且存在一个最小值拉拔速度：低速拉拔时，拉拔力随拉拔速度增加而增加，当拉拔速度增加到6-50m/min时，拉拔力下降，继续增加拉拔速度拉拔力变化不大摩擦与润滑：摩擦系数越大，拉拔力越大反拉力：反拉力Q值增加，拉拔力Pq逐渐增加。振动：振动可以显著降低拉拔力。（23）连轧轧件堆、拉的原因及其调节方法？V1出V2进---堆；V1出V2进---拉；调节方法：1、调整前机架或后机架的速度；2、调整辊缝，改变轧件截面积，这种方式适用于集体传动的串列式轧机（机架间速比是固定的，不能随意调节）（24）何谓反向挤压？其特点主要有那些？、金属的流动方向与挤压杆的运动方向相反，特点：除了靠近模孔附近之外，金属与挤压筒内壁间无相对滑动，无摩擦，所需挤压力小，变形更均匀（25）轧制过程变形力学特点。（应力应变图）应力：处于三项压应力状态应变：一压二伸（有宽展）一压一伸（无宽展）（26）轧制过程中影响宽展的因素有哪些？各因素对于宽展产生怎样的影响？加工率：加工率增大，宽展增大轧辊直径：辊径增加，宽展增加轧件宽度：随轧件宽度增加，宽展开始是增加的，当轧件宽度达到一定值以后，反而有所减少摩擦：摩擦系数增大，宽展增大张力：无论前张力还是后张力都使宽展减少外端：外端的存在使宽展减少（27）轧辊和被轧件的弹性压扁对于轧制力矩有何影响？轧辊弹性压扁后，变形区长度增加，轧件给轧辊的合压力作用点向出口方向移动，力臂与未压扁时不同，且平均单位压力增加，轧制力矩增大（28）简述轧制传动力矩的组成？包括轧制力矩，空转力矩，附加摩擦力矩，动力矩（29）轧制的冷却润滑剂的要求？热轧：1、润滑油闪点高，高温润滑性好2、较高的油膜厚度，承受轧制压力大而油膜不破裂3、有较高比热，冷却型好4、乳液存放时稳定性高，高温时分离性好，易于破乳5、润滑剂燃烧后不留残灰和油垢6、不腐蚀轧件和轧辊7、成本低，使用管理方便，对环境污染小冷轧：1、基础油的粘度要适当，摩擦系数更小2、油膜强度更大，在高压下能均匀稳定附着而不破坏3、不腐蚀轧机和轧辊，易去除4、闪点是适当，轧制时不易着火，退火时不易产生油斑（30）简述板带轧制的基本生产方法。带式法，块式法（31）轧机的弹性变形和轧制弹塑性曲线的意义。5揭示了轧制过程中轧辊和轧件相互作用的内在矛盾，是厚度控制的理论基础（32）简述影响板带厚度控制的因素，控制原理。因素：坯料的尺寸和性能，轧制速度，张力润滑，轧机刚度原理：在轧制过程中，不管轧件的塑形曲线如何变化，也不管轧机的弹性曲线如何变化，总要使他们交到等厚轧制线上就可以得到厚度恒定的板带产品（33）孔型轧制的宽展有何特点轧件宽度与厚度尺寸相当，因此变形时宽展较大，不能作为平面变形不予考虑，并且由于孔型形状的影响使其不是自由宽展，而是受到限制或强迫，影响宽展的因素除了平辊轧制中的因素外还有孔型形状的影响（34）简述双金属复合技术的方法复合轧制法：指两种不同物理化学性能的金属通过轧制使他们在整个接触面上，相互牢固的结合在一起的方法挤压法：采用组合的双金属坯料进行生产复合材料的方法爆炸复合法：由爆炸提供能量使金属在很高的冲击压力下结合钎焊法：采用凝固时能使两金属板焊合在一起的浸润液态金属相，将两种金属板结合在一起的方法四、综合应用分析：（1）对铝型材挤压模具的认识：（2）对塑性加工的连续化、短流程新技术的认识：（3）6063-T5和6061-T6铝型材生产工艺流程。（4）试画出采用挤压法生产φ9.4mm×0.8mmH80M黄铜管的工艺流程图。若挤压6时采用φ215mm的实心锭，挤压筒内径为φ220mm，挤出管坯为φ60mm×8mm。试计算该工序的挤压比。（5）试分析铜管冷拉变形过程中的弹塑性共存现象及可能引起的问题。（6）冷拉铜管的最终产品性能控制有哪两种方法？如图所示，若H62黄铜管成品的力学性能要求为：抗拉强度σb≥520MPa，