“金属塑性加工技术”复习思考题中南大学

《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2/)(//h H h B B h l +=---其中和。

（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、切割、弯曲、扭转、错移及锻接 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 、 等。

（9）评价板材冲压工艺性的方法包括实物冲压 、 模拟实验 、间接实验法 （10）孔型轧制时宽展类型分为 自由宽展 、 限制宽展 、 强迫宽展种。

（11）实现带滑动拉拔的基本条件为 滑动率R n >0 (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，才能保证成品模磨损后不等式u n > v n 仍然成立。

（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 70%和90% 。

（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（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。

（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：在挤压过程中，把锭坯表层金属被挤压垫切离而滞留在挤压筒内的挤压方法，称之为脱皮挤压（6）挤压缩尾：挤压时坯料中心流动快，体积供应不足,边部金属向中部转移，形成挤压缩尾。

挤压缩尾分为中心缩尾，环形缩尾，皮下缩尾（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）冲压：通过模具对板材施加外力使板材塑性变形或分离，从而获得一定形状尺寸和性能的零件的加工方法。

（9）孔型系：轧件由粗变细要在界面的各个方向上进行压缩，因而要经过一系列不同形状和尺寸的孔型进行轧制，这一系列孔型称之为孔型系（10）填充系数：挤压筒内孔横断面积与锭坯横断面积之比。

（11）挤压比：挤压前的制品的总横断面积/挤压后的制品的总横断面积（12）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。

（13）轧制压力：轧件给轧辊的合力的垂直分量。

（14）热轧：金属在再结晶温度以上的轧制过程，金属在该过程内发生加工硬化，金属的强度和变形抗力提高，同时塑性降低。

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

（16）最小可轧厚：在一定轧制条件下，无论如何调整辊缝或反复轧制多次，轧件都不能再扎薄了的极限厚度。

（18）轧制工作图表：描述每台轧机在每时刻的工作状态的图表三、简答简析：（1）举例：复合成形技术（如铸轧、辊锻、铸挤等）铸轧：金属溶液通过旋转的轧辊，在轧辊中完成凝固与热轧的过程铸挤：将液态金属加入铸挤机中，进行挤压凝固的过程（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）连铸连轧：在一条生产线上同时进行熔铸，轧制，切割，卷边等工序获得板带坯料的方法联合拉拔：将拉拔，矫直，切断，抛光，探伤组合成一起的拉拔方式（4）简析：反向挤压的特点（变形更均匀；降低挤压力）反向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向相反地挤压方法。

在挤压过程中锭坯表面与挤压筒内壁之间无相对移动，不存在摩擦，变形比较均匀；挤压力比正向挤压可降低30%，40%，成品率高，生产率高，答制品外接圆直径受挤压杆限制，一般比正向挤压小30%,长度也受限制，因死区较小，表面质量不如正挤。

（5）简答：有哪些方法可以制备Al/Cu双金属复合材料？答：复合轧制法、挤压法、爆炸复合法、钎焊法（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，可以获得高度不高的鼓形。

（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。

固定短芯头拉拔：管子内部芯头固定，接触摩擦面积较大，故道次加工率小，而且因为管子和芯头接触产生摩擦，所以拉拔力较大，且不宜拉制较长的管子，容易出现“竹节”缺陷。

但是内表面质量好，变形比较均匀长芯杆拉拔：管子变形时沿芯杆表面向后滑动，摩擦力与拉拔方向相同，有利于减少拉拔力，所以允许采用较大的延伸系数，并且随着管内壁与芯杆间摩擦系数增加而增大游动芯头拉拔：拉拔时芯头不固定，依靠自身形状和芯头与管子接触面间的力平衡使之保持在变形区中，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。

线材拉伸时，反拉力在达到临界反拉力值之前，对拉拔力并无影响，临界反拉力或临界反拉应力的值的大小与被拉材料的弹性极限和拉拔前的预先变形程度有关，而与该道次加工率无关，弹性极限和预先变形程度越大，则临界反拉应力也越大，利用这点，将反拉应力值控制在临界反抗应力值范围内，可以增大拉拔应力并且在不减小道次加工率的情况下减小模具出口出金属对模壁的压力磨损，延长模具寿命（10）简析：金属塑性加工的产品质量的内涵。

主要包括：（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，因此只适用于原板会零件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，使多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。

模角大于锥角大于摩擦角，当摩擦角大于锥角时，造成断管或管子拉出模具（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称为前滑。

后滑：轧件的入口速度小于入口断面上轧辊上轧辊水平速度的现象。

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：h越小，前滑越大；4）张力：前张力增加，前滑增发，后张力增加，前滑减小。

5）加工率：前滑随道次加工率的增大而增加，但加工率增加到某一定值时，前滑降低；6）轧件宽度：轧件宽度减小，相对宽展量增加，前滑减小。

影响：1.可以在稳定轧制时测量f2.连轧时协调速度范围3.影响热轧时轧辊传动速度4.使带板建立起张力作用（15）生产过程中要轧制更薄的板材需采取那些措施？1）减小工作辊直径2）采取高效率的工艺润滑剂3）适当加大张力4）采取中间退火，消除加工硬化，减小金属的实际变形抗力。

5）提高轧机刚度，有效的减小轧机弹跳量以及轧辊的弹性压扁。

6）采用两张或多张叠合轧制7）采用异步轧制及新型摆式轧机等方法。

（16）锻造时降低变形抗力的途径有哪些？1）减小接触面积（降低摩擦），分段锻造，小设备干大活2）降低材料本身抗力，改善组织（均匀化处理），在其他条件允许的情况下提高温度。

3）改善受力条件，设计工具形状，4）改善润滑条件，促进均匀变形。

（17）孔型的要素包括哪些？轧辊的几何直径，轧辊的工作直径，孔型侧壁厚度，孔型圆角，孔型形状，辊缝（18）与平辊轧制相比，孔型轧制有何特点？1.沿轧件宽度上压缩不均匀2.侧壁斜度对轧制造成影响3.变形区长度沿轧件是变化的4.轧制时速度差对宽展产生影响（19）何谓孔型的侧壁斜度？其意义是什么？孔型侧壁斜度是孔型侧壁倾斜的程度，作用(1)使轧件方便和正确地喂入孔型；(2)轧件容易脱槽；(3)可调整孔型充满程度，防止轧件宽展过大时出现耳子；(4)轧辊重车是可以恢复原来宽度的。