拉拔时,应保证拉制材(即被拉拔出的部分)单位面积上的拉拔力不超过材料的屈服极限。拉拔时,变形区中的金属所受的外力有:拉拔力P,模壁给予的正压力N和摩擦力T(见图)。拉拔力P作用在被拉棒材的前端,金属在拉拔力、正压力和摩擦力的作用下,变形区的金属基本上处于两向压应力和一向拉应力状态。由于被拉金属是实心圆形棒材,应力呈轴对称应力状态。变形区中金属所处的变形状态为两向压缩和一向拉伸。
影响拉拔力的主要因素是金属的材质、变形量、工具形状、摩擦系数(润滑条件)、拔制速度和后张力等。拉拔时,金属在变形区内处于复杂的应力状态,又必须考虑到材料的加工硬化,因此计算很复杂,一般计算拉拔力都用简单的经验公式:
式中P为拉拔力(千克力);F0、F1为拔制前、后截面积(平方毫米);K为拔制系数,取决于被拉拔金属材质和拉拔方式,举例如表:
钢种 | 短芯棒 | 无芯棒 |
10、20 | 120 | 100~110 |
35、45 | 140~150 | 120~130 |
1Cr18Ni9Ti | 170 | 140~150 |
确定拉拔力是研究拉拔过程必不可少的资料,也是为设计拉拔机与校核拉拔机的部件强度提供必需的原始数据。确定拉拔力的方法有实测法和理论计算法:拉拔力实测可直接进行,也可以通过确定传动功率和能耗来求得;理论计算方法较多,如平均主应力法、滑移线法、上界法以及有限元法等,其中应用较广泛的为平均主应力法。