管材橫斷面上的應(yīng)力

圓盤拉伸開始時，管頭由夾鉗夾持，管材通過模孔后卷曲開始之前，其橫斷面上的應(yīng)力狀態(tài)與直線拉伸一樣，如圖3-17所示。但是從管材開始接觸卷筒的那一瞬間起，就產(chǎn)生了拉伸應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的疊加，管材的外層受到附加拉應(yīng)力的作用，總的拉應(yīng)力增大，而內(nèi)層受壓應(yīng)力，總的拉應(yīng)力下降。公式所表示的安全系數(shù)應(yīng)改寫為以下形式:

因此在其他條件相同時，銅盤管拉伸時的道次加工率要小于直線拉伸。管材外層由于彎曲而產(chǎn)生的附加拉應(yīng)力的大小隨卷筒直徑的減小而加大，隨道次拉伸力的增加而加大。為了實(shí)現(xiàn)理想的道次加工率，應(yīng)選用較大的卷筒直徑。但卷筒直徑過大將加大盤拉機(jī)主軸傳遞的力矩，高速拉伸時其動平衡要求更加嚴(yán)格，因而將使盤拉機(jī)的造價(jià)昂貴。此外盤卷太大，運(yùn)輸不便，占用很大的生產(chǎn)面積，也不經(jīng)濟(jì)。目前普遍使用的盤拉機(jī)直徑為2100mm左右。

通過拉模后的管材，在卷筒上彎曲成盤，此時管材橫斷面上的中性軸下移。如果管材變?yōu)闄E圓，則作用于管材上的軸向應(yīng)力б1和周向應(yīng)力б0將重新分布，如圖3-18所示。

拉伸卷筒和開卷機(jī)配置方式對管材橫斷面上應(yīng)力分布及管材的性能有重要的影響，如圖3-19所示。圖3-19α所示的方式顯然優(yōu)于圖3-19β，因?yàn)榍耙坏览旌蠊懿牡膬?nèi)側(cè)變?yōu)橄乱坏览鞎r的外側(cè)，夾變的應(yīng)力分布使管材的性能比較均勻。圖3-19c所示的方式用在臥式圓盤拉伸機(jī)中，拉伸后盤卷的回彈往往造成嚴(yán)重的磕碰傷，小規(guī)格管材則容易亂卷，拉伸時連續(xù)落料也難以實(shí)現(xiàn)。

沿管材縱向的應(yīng)力變化

穩(wěn)定的拉伸過程中，成盤拉管的拉力是由管材與卷筒之間的摩擦力產(chǎn)生的。拉伸力在管材與卷筒開始接觸時達(dá)到極大值，因此當(dāng)卷筒直徑太小或道次加工率過大時，管材往往在剛剛接觸到卷筒的一瞬間拉斷。隨后拉伸力沿管材縱向逐漸減小，直到可忽略不計(jì)。因此當(dāng)管材在卷筒上纏繞的圈數(shù)足夠多時，管材的頭部可以自由落下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)拉伸。作用在管材上的拉力與管材在卷筒上的包角之間的關(guān)系見圖3-20及公式3-29。

為了產(chǎn)生必要的拉力，管材在卷筒上要纏數(shù)圈，此時

式中n—管材纏繞的圈數(shù)。