北京科技大学《金属材料成型加工》21题答案

《金属材料成型加工》21题答案

1.钢铁材料及塑性加工方法的分类

答：钢铁材料分类：

1、长型（条）材：型钢和线材（重轨、轻轨、大型、中型、小型、优型、冷弯型钢、线材）；

2、扁平材：钢板和带钢（特厚板、中厚板、薄板、钢带、硅钢片）；

3、管材：无缝管和焊管（无缝钢管、焊接钢管）；

4、特殊断面钢材（周期断面、异形断面等）。

塑性加工方法的分类：

（1）按施力类型分类

1、直接受压：压力施加于工件，如锻压、挤压和轧制；

2、间接受压：施加的力常为张力，但通过工具和工件的反作用面产生的间接压力可以达到相当

的数值，如拔丝、拔管和板深拉；

3、模拉伸：在张力作用下，金属板被反卷成下面的模子形状，如拉延；

4、弯曲：施加的是弯矩，如钢板冷弯成型；

5、剪切：施加剪切使钢板成型，如冲裁、剪切。

（2）按是否完全消除加工硬化分类

1、热加工：产生软化，钢铁材料塑性加工的第一步；

2、冷加工：常同退火相结合，以消除加工硬化，构成加工硬化—退火软化的交替循环操作。冷

加工常用于成品加工业。

钢材塑性加工成型方法：

1、轧制：钢材生产的主要方法，钢锭、钢坯通过旋转的轧辊产生塑性变形。

2、锻压(块状物)：把工件放在成对工具之间，由冲击或静压使工件高度缩短而得到预期的形状。

3、挤压(坯锭)：把坯料放在挤压桶内，使之从一定形状和尺寸的孔中挤出，获得制品。

4、拔制(坯锭)：拔制是将被加工金属由拉力通过各种形状的锥形模孔，改变它的断面，以获得

尺寸精确、表面光洁的加工方法。

5、深冲(板材)：钢板通过上下模具冲击或挤压成特殊形状。

6、钣金加工：弯曲或剪裁、冲压加工成各种形状。

7、组合加工：将轧轧制、焊接、铸造、切削等组合。

2.简述三种宽展类型的特征，并说明如何控制宽展量的大小。

答：三种宽展类型：

1、自由宽展：坯料在轧制过程中，被压下的金属体积其金属质点横向移动时具有向垂直于轧制

方向的两侧自由移动的可能性，此时金属流动除受到轧辊接触摩擦的影响外，不受其它任何的阻碍和限制，如孔型侧壁，立辊等，结果明确的表现出轧件宽度尺寸的增加，这种情况称为自由宽展。

2、限制宽展：坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，除受接触摩擦的影响外，还承受孔型

侧壁的限制作用，因而破坏了自由流动的条件，此时产生的宽展称为限制宽展。如在孔型侧壁起作用的凹型孔型中轧制时即属于此类宽展。

3、强制宽展：坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，不仅不受到任何阻碍且受到强烈的推

动作用，使轧件宽度产生附加的增长，此时产生的宽展称为强制宽展。由子出现有利于金属质点横向流动的条件，所以强制宽展大于自由宽展。

影响宽展的因素：

1）相对压下量对宽展的影响；2）轧制道次对宽展的影响；3）轧辊直径对宽展的影响；4）摩擦系数对宽展的影响（摩擦系数是轧制条件的复杂函数，包括：轧制温度对宽展的影响，轧制速度的影响，轧辊表面状态的影响，轧辊及轧件的化学成分的影响）；5）轧件宽度对宽展的影响；6）前、后张力对宽展的影响。

3.什么叫前滑？什么叫后滑？试说明前后滑产生的原因？影响前滑的主要因素？

答：轧制变形时，金属与轧辊间有相对运动，存在着金属相对于轧辊向后流动的后滑区和相对于轧辊向前流动的前滑区。在变形区内靠近轧辊的出口处，金属的纵向流动速度大于轧辊在该处的线速度，这种现象称为前滑。在变形区内靠近轧辊的入口处，金属的纵向流动速度小于轧辊在该处的线速度，这种现象称为后滑。

1）前滑值：前滑值是用轧辊出口断面上轧件与轧辊速度的相对差值来表示，设轧件的出口

速度为V

出口，轮辊的圆周速度为V

辊

，则前滑值S

前滑

就是其速度差的相对值，可用下式表示：

2）后滑值：后滑值是用轧辊入口断面轧件的速度与轧辊该点的水平分速差的相对值来表示，

设轧件的入口速度为V

入口，轮辊的圆周速度为V

辊

，则后滑值S

后滑

可用下式表示：

轧制时前滑值通常按3~6％考虑。前滑、后滑现象对连轧生产和周期断面钢材的生产具有重要。

原因：这种现象使轧件的出辊速度与轧辊圆周速度不相一致，而且这个速度在轧辊过程中并非始终不变，它受许多因素的影响而变化；在连轧机上轧制和周期断面钢材的轧制等都要求确切知道轧件进出轧辊的实际速度。

影响前滑的主要因素：轧辊直径；摩擦系数；压下率；轧件厚度；孔型形状等。

（1）轧辊直径的影响：前滑值是随辊径增加而增加的，这是因为在其它条件相同的条件下，辊径增加时咬人角就要降低，而摩擦角β保持常数，所时稳定阶段的剩余摩擦力就增加，由此将导数金属塑流速度的增加，也就是前滑的增加。

（2）摩捧系数的影响：在压下率相同的条件下，摩擦系数μ越大，其前滑越大。这是由于摩擦系数增大，剩余摩擦力增加，因而前滑增大。凡是影响摩擦系数的因素(如轧辊材质、轧件化学成分、轧制温度和轧制速度等)均能影响前滑的大小。

（3）压下率的影响：压下率对前滑的影响并不总是单值的，随着压下率的增加，前滑增加，当达到某一值时，开始减小。

（4）轧件厚度的影响：当其它轧制参数不变时，随着轧件最终厚度的增加，前滑减小。

（5）轧件宽度的影响：当宽度小于一定值时，前滑随宽度增加而增加；当宽度大于一定值时，随宽度增加，前滑为一定值。

（6）张力的影响：前张力增加时，则使金属向前流动的阻力减小，增加前滑区，使前滑增加。反之，后张力增加时，则后滑区增加。

【补充】轧制过程中存在轧辊转动、轧件运动以及轧件金属本身的流动，由此产生轧制时的前滑和后滑现象；这种现象使轧件的出辊速度与轧辊圆周速度不相一致，而且这个速度在轧辊过程中并非始终不变，它受许多因素的影响而变化；在连轧机上轧制和周期断面钢材的轧制等都要求确切知道轧件进出轧辊的实际速度。

1）前滑值是用轧辊出口断面上轧件与轧辊速度的相对差值来表示，即：S h=[(V h-V)/V]*100%，式中，Sh—前滑值；v h—轧辊出口截面轧件的速度；v—轧辊圆周速度。

2）后滑值是用轧辊入口断面轧件的速度与轧辊该点的水平分速差的相对值来表示，即：S H=[(Vcosα-V H)/(Vcosα)]*100%，S H—后滑值；