挤压：对放在容器中的钢坯一端施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。
正挤压特征：金属流动方向与挤压杆运动方向相同，钢坯与挤压筒内壁有相对滑动，二者间存在很大外摩擦。
正挤压三个阶段：开始，金属承受挤压杆的作用力，首先充满挤压筒和模孔，挤压力急剧上升。
基本，一般筒内的锭坯金属不发生中心层与外层的紊乱流动，挤压力随筒内锭坯长度的缩短，表面摩擦总量减少，几乎呈直线下降。
终了，管内金属产生剧烈的径向流动，即紊流，易产生缩尾，此时工具对金属的冷却作用，强烈的摩擦作用，使挤压力迅速上升。
填充系数：挤压筒内断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓时的变形指数。
挤压比：挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积之比，指金属不发生横向流动时的变形指数。
粗晶芯：反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，形成一个特殊粗晶区，叫。
死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。
死区产生原因：强烈的三向压应力状态，金属不易达到屈服条件。
受工具冷却，σs增大。
摩擦阻力大。
影响死区因素：模角，摩擦力，挤压比，挤压温度速度，模孔位置。
死区的作用：可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥而流入制品表面，提高制品表面质量。
终了挤压三大挤压缩尾及防止措施：挤压缩尾是出现在制品尾部的一种特有缺陷，主要产生在终了挤压阶段。
缩尾使制品金属不连续，组织与性能降低，依其出现部位有中心缩尾(当钢坯渐渐被挤出模孔，后端金属容易克服挤压垫上的摩擦力产生径向流动，将钢坯表面上常有的氧化物，偏析瘤，杂质或油污带入制品中心，破坏了制品致密性，使制品低劣)。
环行缩尾(出现在制品断面中间，形状为圆环。
堆积在靠近挤压垫和挤压筒交界处的金属沿着后端难变形区的界面流向了制品中间层)。
皮下缩尾(出现在制品表皮内，存在一层使金属径向上不连续的缺陷)。
措施：对锭坯表面进行机械加工~车皮。
挤压与拉拔复习题答案一、选择题1. 挤压工艺中，金属的流动方向与外力作用方向的关系是：A. 垂直B. 平行C. 成一定角度D. 无固定方向答案：B. 平行2. 拉拔工艺中，金属的流动方向与外力作用方向的关系是：A. 垂直B. 平行C. 成一定角度D. 无固定方向答案：B. 平行3. 挤压与拉拔工艺中，金属的塑性变形主要发生在：A. 表面B. 内部C. 边缘D. 接触面答案：B. 内部二、填空题4. 挤压过程中，金属的流动方向与挤压轴向____。
答案：平行5. 拉拔过程中，金属的流动方向与拉拔轴向____。
答案：平行6. 挤压与拉拔工艺中，金属的塑性变形主要发生在____。
答案：内部三、简答题7. 挤压与拉拔工艺的共同点是什么？答案：挤压与拉拔工艺的共同点是它们都是通过施加外力使金属发生塑性变形，从而改变金属的形状和尺寸。
8. 挤压与拉拔工艺的不同点有哪些？答案：挤压与拉拔工艺的不同点在于挤压是金属在封闭模腔中受到压力作用而发生变形，而拉拔则是金属在拉伸力作用下通过模具孔洞而发生变形。
四、计算题9. 假设一块长方体金属块，其尺寸为长L=100mm，宽W=50mm，高H=20mm，若通过挤压工艺使其高度增加到H'=40mm，求挤压后的宽度W'。
答案：假设金属体积不变，则挤压前后体积相等，即L×W×H=L×W'×H'。
解得W'=(W×H)/(H')=50mm×20mm/40mm=25mm。
五、论述题10. 论述挤压与拉拔工艺在现代制造业中的应用及其重要性。
答案：挤压与拉拔工艺在现代制造业中应用广泛，它们可用于生产各种形状和尺寸的金属制品，如管材、棒材、线材等。
这些产品在汽车、航空、建筑、电子等多个领域都有重要应用。
挤压与拉拔工艺能够提高材料的机械性能，改善金属的微观结构，从而提高产品的质量和性能，对制造业的发展具有重要意义。
概念题：1、拉拔：在外力作用下,迫使金属坯料通过模孔,以获得相应形状、尺寸地制品地塑性加工方法.2、挤压：就是对放在容器（挤压筒）内地金属锭坯从一端施加外力,强迫其从特定地模孔中流出,获得所需要地断面形状和尺寸地制品地一种塑性成型方法.3、挤压缩尾：挤压快要结束时,由于金属地径向流动及环流,锭坯表面地氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部,具有一定规律地破坏制品组织连续性、致密性地缺陷.4、死区：在基本挤压阶段,位于挤压筒与模子端面交界处地金属,基本上不发生塑性变形,故称为死区.5、粗晶环：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品,经热处理后,经常会形成异常大地晶粒,这种粗大晶粒在制品中地分布通常是不均匀地,多数情况下呈环状分布在制品断面地周边上,故称为粗晶环.6、残余应力：由于变形不均,在拉拔结束、外力去除后残留在制品中地应力.7、粗化：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品,经热处理后,经常会形成异常大地晶粒,比临界变形后热处理所形成地再结晶晶粒大得多,晶粒地这种异常长大过程称为粗化.8、带滑动多模连续拉拔配模地必要条件：当第n道次以后地总延伸系数λn→k大于收线盘与第n个绞盘圆周线速度之比γk→n,才能保证成品模磨损后不等式un> vn仍然成立,保证拉拔过程地正常进行.9、带滑动多模连续拉拔配模地充分条件：任一道次地延伸系数应大于相邻两个绞盘地速比.10、挤压效应：某些高合金化、并含有过渡族元素地铝合金（如2A11、2A12、6A02、2A14、7A04等）挤压制品,经过同一热处理（淬火与时效）后,其纵向上地抗拉强度比其他加工（轧制、拉拔、锻造）制品地高,而伸长率较低,这种现象称为挤压效应.简述题：1、影响管材空拉时地壁厚变化地因素有那些？各是如何影响地？2、挤压缩尾有那几种形式,其产生原因各是什么？3、锥形拉拔模孔由那几部分构成,各部分地主要作用是什么？4、对于存在着偏心地管坯,通过安排适当道次地空拉就可以使其偏心得到纠正.请问：（1）空拉为什么能够纠正管材地偏心？（2）采用固定短芯棒拉拔时,在一定程度上也能够纠正管材地偏心,这是为什么？5、挤压效应产生地主要原因是什么？影响挤压效应地因素有那些方面？6、挤压机地主要工具有哪些,各自地主要作用是什么？7、什么是残余应力？画图说明圆棒材拉拔制品中残余应力地分布及产生原因.8、简述在挤压过程中,影响挤压力地主要因素？9、在挤压过程中,试详细阐述影响金属流动地因素？10、产生粗晶环地主要原因是什么？粗晶环对制品力学性能有何影响？1、正、反向挤压时地主要特征是什么？正向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动,二者之间有很大地滑动摩擦.引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀,导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具地磨损.反向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动,二者之间无外摩擦.2、什么是死区？死区地产生原因是什么？死区概念：在基本挤压阶段,位于挤压筒与模子端面交界处地金属,基本上不发生塑性变形,故称为死区.死区产生原因：a、强烈地三向压应力状态,金属不容易达到屈服条件；b、受工具冷却,σs增大；c、摩擦阻力大.3、挤压缩尾地形式及产生原因,减少挤压缩尾地措施.三种：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾（1）中心缩尾：终了挤压阶段后期,筒内剩余地锭坯高度较小,整个挤压筒内地剩余金属处于紊流状态,且随着锭坯高度地不断减小,金属径向流动速度不断增加,以用来补充锭坯中心部位金属地短缺,于是锭坯后端表面地氧化物、油污等易集聚到锭坯地中心部位,进入制品内部；而且随着挤压地进一步进行,径向流动地金属无法满足中心部位地短缺,于是在制品中心部位出现了漏斗状地空缺,即中心缩尾.（2）环形缩尾：挤压过程中,锭坯表面层带有氧化物、偏析物、各种表面缺陷及污物地金属,由于受到挤压筒壁地摩擦作用,其流动滞后于皮下金属,被随后到来地挤压垫向前推进而堆积在挤压垫与挤压筒地角落部位.随着挤压过程进行,堆积在这个角落部位中带有各种缺陷和污物地金属会越来越多.到了挤压过程末期,当中间部位金属供应不足,边部金属开始发生径向流动时,这部分金属将沿着挤压垫前端地后端难变形区地边界流入制品中,形成环形状地缩尾.（3）皮下缩尾：终了挤压阶段,当死区与塑性流动区界面因剧烈滑移使金属受到很大剪切变形而断裂时,表面层带有氧化物、偏析物、各种表面缺陷及污物地金属,会沿着断裂面流出,与此同时,由于挤压筒内剩余锭坯地长度很小,死区金属也逐渐流出模孔包覆在制品地表面上,形成皮下缩尾或外成层.如果死区金属流出较少,不能完全将这些带有各种缺陷和污物地金属包覆住,则形成起皮.减少挤压缩尾地措施（1）对锭坯表面进行机械加工——车皮.（2）采用热剥皮挤压.（3）采用脱皮挤压,（4）进行不完全挤压——留压余.（5）保持挤压垫工作面地清洁,减少锭坯尾部径向流动地可能性.4、挤压机地分类？什么是单动式挤压机、复动式挤压机？各自地主要用途是什么？按传动类型:分液压和机械传动两大类按总体结构形式:分为卧式和立式挤压机两大类按其用途和结构:分为型棒挤压机和管棒挤压机,或者称为单动式挤压机和复动式挤压机单动式挤压机：无独立穿孔系统.适合用实心锭挤压型材、棒材,用组合模挤压空心型材.使用随动针和空心锭也可以挤压无缝管材.双动式挤压机：具有独立穿孔系统.适合于用空心锭或实心锭挤压无缝管材.采用实心锭也可以挤压型、棒材.5、挤压机地主要工具有哪些,各自地主要作用是什么？1) 主要挤压工具:▪挤压模—用于生产所需要地形状、尺寸地制品.▪穿孔针（芯棒）—对实心锭进行穿孔或用空心锭生产管材.▪挤压垫—防止高温金属与挤压杆直接接触,并防止金属倒流.▪挤压杆—用于传递主柱塞压力.▪挤压筒—用于容纳高温锭坯.2) 辅助工具:模垫、模支承、模座（压型嘴、模子滑架）、挡环（支承环）、针支承、针接手、导路等.6、模孔工作带地作用是什么？确定工作带长度地原则是什么？作用：稳定制品尺寸和保证制品表面质量.工作带长度地确定原则：最小长度应按照挤压时能保证制品断面尺寸地稳定性和工作带地耐磨性来确定,一般最短1.5~3mm.最大长度应按照挤压时金属与工作带地最大有效接触长度来确定.铝合金一般最长不超过15~20mm.7、挤压过程中,影响金属流动地因素有哪些？（1）接触摩擦及润滑地影响：1）摩擦越大,不均匀流动越大；2）润滑可减少摩擦,减少金属流动不均,并可以防止工具粘金属.（2）锭坯与工具温度地影响：1）锭坯本身温度：温度高,强度低,流动不均.2）锭坯断面上地温度分布：加热地不均匀性;工具地冷却作用；导热性地影响.（3）相变地影响：温度改变能使某些合金产生相变,金属处于不同地相组织会产生不同地流动情况.（4）摩擦条件变化：a、温度不同,摩擦系数不同；产生不同地氧化表面,其摩擦系数也不同.b、温度不同,可能产生不同相态组织.c、在高温、高压下极容易发生金属与工具地粘结.（5）锭坯与工具地温度差：锭坯与工具地温差越大,变形地不均匀性越大.(6)金属性质地影响变形抗力高地金属比抗力低地流动均匀；合金比纯金属流动均匀.(7)工具形状地影响1）模角：模角大,死区大,金属流动不均匀,挤压力大,制品表面质量较好.2）形状相似性：挤压筒与制品形状相似,金属流动均匀.（8）变形程度地影响变形程度大,不均匀流动增加,但当变形程度增加到一定程度时,由于变形从表面深入到内部,反而会使不均匀流动减小.8、在挤压过程中,影响挤压力地主要因素有哪些？（1）金属地变形抗力挤压力大小与金属地变形抗力成正比.（2）锭坯状态锭坯组织性能均匀,挤压力较小.（3）锭坯地规格及长度锭坯地规格对挤压力地影响是通过摩擦力产生作用地.锭坯地直径越粗,挤压力就越大；穿孔针直径越粗,挤压力也越大；锭坯越长,挤压力也越大.（4）变形程度（或挤压比）挤压力大小与变形程度成正比,即随着变形程度增大,挤压力成正比升高.（5）变形温度随着变形温度地升高,金属地变形抗力下降,挤压力降低.（6）变形速度如果无温度、外摩擦条件地变化,挤压力与挤压速度之间成线性关系.（7）外摩擦条件地影响（8）模角随着模角增大,金属进入变形区压缩锥所产生地附加弯曲变形增大,所需要消耗地金属变形功增大；但模角增大又会使变形区压缩锥缩短,降低了挤压模锥面上地摩擦阻力,二者叠加地结果必然会出现一挤压力最小值.这时地模角称为最佳模角.（9）挤压方式地影响反向挤压比同等条件下正向挤压在突破阶段所需要地挤压力低30% ～40%.9、型材模设计时,减少金属流动不均匀地主要措施有哪些？（1）合理布置模孔（2）确定合理地工作带长度（3）设计阻碍角或促流角（4）采用平衡模孔（5）设计附加筋条（6）设计导流模或导流腔10、对于以下几种情况,可酌情对模孔工作带长度进行必要地增减：a、交接圆边有凹弧R(R>1.5mm)者,工作带可增加1mm.b、螺孔处工作带可增加1mm.c、交接圆边有凸弧R(R>1.5mm)者,工作带可减短1mm.d、壁厚相同地各端部可减短1mm11、挤压制品组织不均匀地特点是什么？产生地主要原因是什么？▪表现特征横向上：外层晶粒细小,中心层粗大.纵向上：前端晶粒粗大,尾端细小,在最前端仍保留有铸态组织轮廓.▪产生原因A 变形不均匀（1）在横断面上,变形程度是由中心向边部逐渐增加地.从而导致了外层金属地晶粒破碎程度比中心层剧烈.（2）在纵向上,变形程度是由头部向尾部逐渐增加地.使得尾端晶粒比前端细小.B 挤压温度和速度地变化主要是针对锭温与筒温相差比较大地金属而言地.例如,对挤压速度慢地锡磷青铜,开始挤压时,金属在高温下变形,出模孔后地组织为再结晶组织；而后段挤压时,由于受工具地冷却作用,变形温度较低,金属出模孔后再结晶不完全；且挤压后期金属流速加快,更不利于再结晶.故尾部晶粒细小.C 相变地影响主要是对于温度变化可能会产生相变地合金而言地.12、产生粗晶环地主要原因是什么？粗晶环对制品力学性能有何影响？▪粗晶环地形成机制如前所述,挤压制品外层金属、尾部金属地晶粒破碎和晶格歪扭程度分别比内部和前端严重.晶粒破碎严重部分地金属,处于能量较高地热力学不稳定状态,降低了该部位地再结晶温度.在随后地热处理过程中易较早发生再结晶,当其他部位刚开始发生或还没有发生再结晶时,该部位发生了晶粒长大.▪粗晶环对制品性能地影响(1)粗晶区地纵向强度(σb、σ0.2)比细晶区地低.（2）粗晶区地疲劳强度低；（3）淬火时易沿晶界产生应力裂纹；(4）锻造时易产生表面裂纹；（5）粗、细晶区冲击韧性值差别不大；（6）粗晶区地缺口敏感性比细晶区地小.13、挤压制品地表面裂纹产生原因：裂纹地产生是由于制品表面层地附加拉应力超过了表面金属地强度所造成.减少裂纹地主要措施：（1）适当降低挤压温度；（2）控制合适地挤压速度；（3）合理设计、加工模具,精心修模；（4）对锭坯进行均匀化退火处理；（5）采用等温挤压、锭坯梯温加热等挤压新技术、新工艺.14、拉伸系数、断面减缩率、延伸率概念.拉拔时地主要变形指标：断面减缩率：φ=（1-F1/F0）×100%延伸率：ε=（L1/L0-1）×100%拉伸系数：λ=L1/L0=F0/F115、试解释圆棒材拉拔时变形区内地应力分布规律.（1）应力沿轴向分布σl 入＜σl 出∣σr入∣＞∣σr出∣∣σθ入∣＞∣σθ 出∣原因：稳定拉拔过程中,变形区内任一横断面向模孔出口方向移动时,面积逐渐减小,而此断面与变形区入口端球面间地变形体积不断增大.为实现塑性变形,通过此断面作用在变形体地σl 必须逐渐增大.（2）应力沿径向分布∣σr 外∣＞∣σr内∣∣σθ外∣＞∣σθ 内∣σl 外＜σl 内原因：在变形区,金属地每个环形地外面层上,作用着径向应力σr 外,在内表面上作用着径向应力σr 内,由于径向应力σr总是力图减小其外表面,这就需要σr外大于σr内.距离中心层越远,表面积越大,所需要地力就越大.16、锥形拉拔模孔由哪几部分构成,各部分地主要作用？锥形模地模孔一般由四部分组成：润滑带、压缩带、定径带、出口带.各部分地主要作用：（1）润滑带作用：在拉拔时便于润滑剂带入模孔,保证制品得到充分润滑,减少摩擦；并带走产生地部分热量；防止划伤坯料.（2）压缩带作用：金属产生塑性变形,获得所需要地形状、尺寸.（3）定径带作用：使制品进一步获得稳定、精确地尺寸与形状；防止模孔磨损而很快超差,延长其使用寿命.（4）出口带作用：防止制品出模孔时被划伤；防止定径带出口端因受力而引起剥落.17、什么是残余应力？画图说明圆棒材拉拔制品中残余应力地分布及产生原因.由于变形不均,在拉拔结束、外力去除后残留在制品中地应力—残余应力（1）轴向残余应力—外层拉、中心层压在拉拔过程中,由于金属流动不均,棒材外层产生附加拉应力,中心层则出现与之平衡地附加压应力.拉拔结束后,由于弹性后效作用,制品长度缩短,而外层较中心层缩短得较大.但是,物体地整体性防碍了这种自由变形,其结果在外层产生残余拉应力,中心层则出现残余压应力.（2）径向残余应力—外表面为0外,整个断面上受压,中心最大在径向上,由于弹性后效地作用,棒材断面上所有地同心环形薄层,都欲增大其直径.在外表面这种弹性恢复不受限制,但由外向内所有环形薄层地弹性恢复均会受到其外层地阻碍,从而产生一残余压应力.中心层恢复地阻力最大.（3）周向残余应力—外层拉、中心层压由于棒材中心部分在轴向和径向上受到残余压应力作用,故此部分金属在周向上有涨大变形地趋势.但是,外层金属阻碍其自由涨大,从而在中心层产生周向残余压应力,外层则产生与之平衡地周向残余拉应力.18、影响管材空拉时地壁厚变化地因素有那些？各是如何影响地？（1）相对壁厚地影响对于外径D相同地管坯,增加壁厚S将使金属向中心流动地阻力增大,从而使管壁增厚量减小.对于壁厚相同地管坯,增加外径,减小了“曲拱”效应,使金属向中心流动地阻力减小,使管坯空拉后壁厚增加地趋势加强.（2）减径量地影响减径量越大,壁厚地变化也越大.在总减径量不变地情况下,多道次空拉地增壁量大于单道次地增壁量；多道次空拉地减壁量小于单道次地减壁量.（3）模角α地影响随着模角增大,拉拔应力发生变化,并且存在着一最小值,其相应地模角称为最佳模角.如果模角变化使拉拔应力σ l增大,就会导致增壁过程中地增壁趋势减小；减壁过程中地减壁趋势增大.（4）定径带长度h、摩擦系数f、拉拔速度v地影响增大h、f、v,都会使拉拔应力σl增大,导致增壁时地增壁趋势减小；减壁时地减壁趋势增大.（5）合金及状态地影响合金及状态影响到变形抗力σs 、摩擦系数f 、加工硬化速率等.通常, σs 大, σl 大.相同合金,硬度越高,增壁地趋势越弱.（6）拉拔方式地影响采用倍模（或称双模）拉拔,会使管壁增加时地增壁趋势减小,管壁减薄时地减壁趋势增大.相当于增加一个反拉力.19、空拉为什么能够纠正管材地偏心？对于存在偏心地管坯,经过几道次空拉,可使其偏心得到一定程度地纠正.主要原因：偏心管坯空拉时,假定在同一圆周上径向压应力σr 均匀分布,则在不同壁厚处产生地周向压应力σθ不同,厚壁处地σθ小于薄壁处地σθ ；薄壁处要先发生塑性变形,即周向压缩,径向延伸,使壁增厚,轴向延伸；而厚壁处还处于弹性变形状态；则在薄壁处,将有轴向附加压应力地作用,厚壁处受附加拉应力作用；促使厚壁处进入塑性变形状态,增大轴向延伸,显然在薄壁处减少了轴向延伸,增加了径向延伸,即增加了壁厚；σθ值越大,壁厚增加越多.薄壁处在σθ作用下逐渐增厚,使整个断面上地壁厚趋于均匀一致.20、滑动式多模连续拉拔过程建立地基本条件、必要条件和充分条件各是什么？ 运动速度v n 与绞盘地圆周线速度u n : u n > v n建立拉拔过程地基本条件,即： u n > v n ,或 R >0 .当第n 道次以后地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.这就是带滑动多模连续拉拔配模地必要条件.任一道次地延伸系数应大于相邻两个绞盘地速比.这就是带滑动多模连续拉拔配模地充分条件.计算题：（1）确定模孔数目：10F F n λ=（2）计算填充系数：Pc F F 0=λ（3）计算挤压比：10nF F =λ （4）计算挤压制品地长度：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=c y h L l λλ0,每根制品地长度n l l ch =（1）计算拉伸系数10F F =λ（2）计算拉出管材地长度()λ夹l l l -= （3）该断面尺寸管坯地合理长度偏夹切l l l nl l +++=λ。
