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冷拔精密管应力状态、变形过程、拔制力的基本原理
2019.09.02

关于冷拔精密管应力状态、变形过程、拔制力等的基本原理冷拔精密管时的受力状态 冷拔管的主要方式有无芯棒拔制、短芯棒拔制、长芯棒拉制和游动芯棒拔制等。在稳定拔制阶段,各种拔制方式作用在变形区上的外力及应力状态如图1所示。

拔管时由于作用力是施加在锤头部的拉力,管子离开变形区后则管体上作用着拔制拉应力,称拔制应力。
冷拔精密管作用力是拉力和变形时金属处于一向拉和两向压的应力状态,是拔管变形过程基本的力学特征。一向拉两向压的应力状态使金属的变形抗力降低,由于拉应力存在也使金属塑性降低。所以拔制低塑性金属或加工硬化严重的金属比较困难。
拔管过程中冷拔精密管处于一向拉和两向压的应力状态。为了建立拔制过程,防止拔断,拔制应力必须小于拔制后管子的屈服极限。一般管子开始接触模壁之前直径已略有减小,壁厚已略有增加,管子离开变形后直径仍继续有某些减小,壁厚也有些减薄。在 生产中空拔后管子的直径D1。往往略小于定径带模孔的直径。
影响冷拔精密管拔制力的因素均与上述3种力有关,主要有:
(1)管材本身的力学性能及变形程度。金属屈服极限高、变形程度大时拔制力增大。
(2)摩擦条件。拔管时用于克服摩擦力的拔制力,占总拔制力的很大一部分。无芯棒拔制时约为40%;短芯棒拔制时约为60%。在生产中创造条件改善摩擦条件,对降低拔制力有重要意义。为此,必须提高工具工作表面硬度,并降低粗糙度;改善拔制前酸洗、冲洗和润滑等工序的工作质量。
(3)模具形状。拔管模的形状对拔制力的大小有影响。对锥形外模试验证明,对应于一定的变形条件,都有一个合适的锥角范围,这时拔制力很小,小于或大于这个锥角范围拔制力都较大。一般外模定径带愈宽,拔制力愈大。使用弧形外模时,由于这种模具定径带宽,在入口部分圆锥的锥角小,而圆弧段为变动的锥角,只有一部分属于合适角度范围,因此拔制力比使用锥形外模时大。
(4)拔制方式。短芯棒拔制比长芯棒和无芯棒拔制力大。

(5)冷拔精密管的几何尺寸。管材的几何尺寸主要是通过壁厚与直径的比值S/D对拔制应力及拔制力产生影响。短芯棒拔制时,S/D值小则拔制应力大。无芯棒拔制时由于主要是压缩外径,在S/D较小时,S/D对拔制应力的影响不大,但在S/D值很大时,拔制应力比较大,管材容易拔断。