“金属塑性加工技术”复习思考题(知识点级答案)

《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、横轧和斜轧 。

（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α、变形长度L 、变形几何形状系数。

（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=)2/-1(2/βαα（4）宽展由滑动宽展、翻平宽展、鼓形宽展 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：轧制力矩M 、空转力矩M 0、附加摩擦力矩M g 、动力矩M d .（6）自由锻的基本工序包括镦粗、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 在垫环上冲孔 。

（8）锻造过程中常出现的缺陷有 表面裂纹 、 非金属夹杂 、 过热 、 脱碳 等。

（9）评价板材冲压工艺性的方法包括 拉伸试验 、 剪切试验 、 硬度试验 和金相微观检查 。

（10）孔型轧制时宽展类型分为 自由宽展 、 限制宽展 、 强迫宽展 （11）实现带滑动拉拔的基本条件为 绞盘的圆周速度大于线的运动速度（12）带滑动多模连续拉拔配模的必要条件 当第n 道次以后的总延伸系数大于收线盘与第n 个绞盘圆周线速度之比。

（13）带滑动多模连续拉拔配模的充分条件 任一道次的延伸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 正挤和反挤 。

（15）正向或反向挤压时，其变形能计算式中的系数Ce 分别为 0.7 和 0.9 。

（16）正向挤压时，锭坯的尺寸为φ60mm ，挤压杆的移动速度为100mm/s ，φ20mm 的圆棒单根流出模孔的速度则为 900 mm/s 。

（17）“Y”孔型的特征参数：形状参数K=b/R 面积参数M=F/d 2内接圆参数G=d/b（18）孔型轧制的品种包括：线杆、棒材、管材、型材二、名词解释：（1）连续挤压：通过槽轮或链带的连续运动实现挤压筒的无限工作长度，变形力由与坯料相接触的运动所施加的摩擦力提供的挤压方式，可以降低挤压能耗，提高材料利用率和劳动生产率。

（2）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。

（3）闭式模锻：坯料在预设形状的模具中，在压力的作用下，逐步达到模具预设形状，在成形过程中模膛是封闭的，分模面间隙是常数。

亦称无飞边模锻。

（4）液态模锻：将一定量的液态金属直接注入金属模腔，然后再压力作用下，使处于熔融，半熔融状态的金属液发生流动，并凝固成形，同时伴有少量的塑性变形，从而获得毛坯或零件的加工方法。

（5）脱皮挤压：使用一种较挤压筒直径小约1~4mm 的挤压垫，挤压时垫切入锭坯挤出洁净的内部金属将带杂质的皮壳留在挤压筒内的挤压方式。

（6）挤压缩尾：挤压终了阶段，中心流动快，体积供应不足，边部金属向中部转移，出现在制品尾部的一种特有缺陷。

使制品内金属不连续，组织与性能降低，依其出现的部位，挤压缩尾有中心缩尾，环形缩尾和皮下缩尾三种类型。

（7）轧制负荷图：轧制负荷图是指一个轧制周期内，主电机轴上的力矩随时变化的负荷图，分为静负荷图与静负荷和动负荷的合成负荷图两种情况。

（8）轧制力：轧件给轧辊的合力。

（9）冲压：通过模具对板材施加压力、拉力或剪切力，使板材发生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。

（10）孔型系：将锭坯轧成所需形状，要经过由大到小排列的一系列孔型，这一系列孔型称为孔型系。

（11）填充系数：挤压时，为了便于把锭坯顺利送入挤压筒中，一般根据挤压筒内径大小使坯料直径比挤压筒内径小0.5~10mm，填充系数即为挤压筒内孔横断面积与锭坯横断面积之比。

（12）挤压比：挤压筒内孔横截面积与制品断面面积之比。

（13）轧制过程中性角：后滑区与前滑区的分界面为中性面，与中性面对应，前滑区接触弧所对应的圆心角为中性角。

（14）轧制压力：轧件给轧辊的合力的垂直分量。

（15）热轧：金属在再结晶温度以上的轧制过程，金属在该过程内无加工硬化，具有较高的塑性和较低的变形抗力，可用较少能量获得较大变形。

（16）冷轧：金属在再结晶温度以下的轧制过程，指发生加工硬化，金属的强度和变形抗力提高，同时塑性降低。

（17）最小可轧厚：在一定轧制条件下（轧辊直径、轧制张力、轧制速度、摩擦条件等不变的情况下），无论如何调整辊缝或反复轧制多少道次，轧件都不能再轧薄了的极限厚度。

（18）轧制工作图表：表示时间与各机架的工作状态图。

可表示：1）轧制同一时期的产量；2）一台轧机同时轧的根数；3）某一孔型同时使用数；4）一根轧件同时在几个孔型中；5）绕线机的台数。

三、简答简析：（1）举例：复合成形技术（如铸轧、辊锻、铸挤等）答：①铸轧：也称无锭轧制，是铸造方法与轧制方法的复合成形方法。

其是直接将金属熔体“铸造及轧制”成半成品坯或成品材的一种新工艺，特点是其结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊，熔体在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且在很短的时间（2~3s）内完成。

（软铝板带箔坯料生产）②辊锻，材料的一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。

是纵向轧制与锻造的复合成形技术，特点是所需工作载荷较小，生产效率高，材料消耗小，质量优越，劳动条件好。

（生产连杆、麻花钻头、扳手、道钉、锄、镐和透平叶片）（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）2）答：连续铸轧法生产铝带坯：连续铸轧的生产铝板带坯料的主要生产工艺流程：熔炼—静置—铸轧。

熔炼、静置与一般熔铸车间熔铝工艺基本相同，铝料或废料在熔炼炉内熔化，扒渣和搅拌，然后铝液进入静置炉保温和精炼连续铸轧铝板坯的开始阶段是板坯的引出过程，又称立板过程，如果铸轧板坯能够平稳的引出头来，立板之后，只要前箱中的铝液能源源不断的供给，合理控制工艺参数，就可以长时间连续不断的铸轧出板坯，并送入压紧辊和牵引矫平机，最后进卷取机卷成卷，引起过程结束便可进行连续铸轧。

（3）举例：连续化生产技术（如连铸连轧、盘拉技术、联合拉拔等）答：连铸连轧法是指金属在一条作业线上连续熔化、铸造、轧制和剪切及卷取等工序而获得板带坯料的生产方法，按结构型可分为三类1）轮带式2）双辊式3）双带式，此外，连铸连轧也可用于生产线材，按铸机分，有板带式，带—带式连铸连轧都采用单线串列式轧制的方式，并且轧件为非扭转形式通过，连铸连轧具有生产工序少，周期短，废料少。

成品率高，生产效率高，减少能耗等优点。

（5）简答：有哪些方法可以制备Al/Cu双金属复合材料？答：铜包铝线的生产方法：1）将铜带与铝杆在孔型中热轧结合，再剥去飞边和进行拉制。

2）将铜带弯卷成直缝管的同时，将铝杆包在其中，然后氩弧焊焊合管缝，再进行拉制。

3）将铜板包裹的铝锭进行静液挤压。

4）使用电镀法，在无氧无氛中（液体或气体）将铝杆剥皮，以得到无氧化膜的清洁表面，然后直接进入电镀槽进行镀铜。

（6）简析：解释软垫镦粗可降低鼓形的机理。

答：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，当继续镦粗时，软垫直径增大，厚度变薄，温度降低，变形抗力增大，镦粗变形变集中到锻件上，时侧面内凹消失，呈现圆柱形，再继续镦粗时，可以获得高度不大的鼓形。

（7）简答：冲压成形的主要缺陷。

答：冲压成形的主要缺陷：1）起皱：压缩成形，塑性失稳；2）开裂：变形率太大，拉应力太大3）回弹：引起尺寸和形状偏差4）毛刺：凸凹模间隙太大，材料太软5）便面划痕：润滑不良，粘膜（8）简答：三种管材衬拉方法的特点。

答：1）长芯杆拉拔，将管坯自由套在抛光的芯杆上，使芯杆和管坯一起拉过模孔，以实现减径和减壁的方法，道次加工率大，但需要准备不同直径的长芯杆且增加脱管工艺，适用于薄壁管材以及塑性较差的钨、钼管材的生产。

精度较高，较少应用。

2）固定短芯头拉拔：拉拔时将带有芯头的芯杆固定，管坯通过模孔实现减径和减壁，该法拉出的管材内表面质量比空拉好，但拉拔细管困难，而且不能生产长管。

3）游动芯头拉拔：拉拔过程中，芯头靠本身所特有的外形建立起来的外力平衡被稳定在模孔中，此法较为先进，非常适合于长管和盘管生产，对提高拉拔生产率、成品率和管材内表面质量十分有利，但难度大，工艺条件和技术要求较高。

（9）简析：分析线材拉拔时反拉力的作用。

答：①加反拉力控制时，工件进入模孔前就发生了弹性形变，故反拉力增加了拉制力，但同样降低了弹性应力值σL弹，当q<σL弹时，增减相抵消，总拉制力并不增大，当q>σL弹时，总拉制力才会增大。

②在连续拉线时，拉拔力是由本道次绞盘摩擦力和下道次反拉力Q共同提供的。

（10）简析：金属塑性加工的产品质量的内涵。

答：（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。

答：1）加热冲裁，材料加热后，抗剪强度大大降低，从而可降低冲裁力，但会形成氧化膜，因此只适用于厚板或零件表面质量及公差等级要求不高的零件。

2）阶梯凸模的冲裁：在多凸模冲裁时，将凸模做成不同的高度，呈阶梯状布置，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低冲裁力。

3）斜刃模具冲裁：斜刃冲裁时，整个刃口不是同时切入板料，剪切面积减小，因而可降低冲裁力。

（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。

答：1）α1>β,游动芯头锥面与轴线之间夹角必须大于芯头与管坯间的摩擦角2）α1≤α游动芯头的锥角α，小于或等于拉模的模角α；3）游动芯头轴向移动的几何范围要有一定限度（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？答：前滑：轧件的出口速度大于该处轧辊圆周速度的现象称为前滑。

后滑：轧件的入口速度小于轧辊在入口断面上水平速度的现象。

影响前滑的因素有1）轧辊直径：前滑随轧辊直径的增大而增大；2）摩擦系数：摩擦系数增大，中性角增大，前滑值增加；3）轧件厚度：轧件厚度越小，前滑越大；4）张力：前张力增加，前滑增加，后张力增加，前滑减小。