(1)体积不变原理
在锻造前后,锻件毛坯的重量和体积基本上是不变的,也就是说,变形前的体积等于变形后的体积。实际上,在变形前后体积是有一些的改变,如孔洞被压实,密度有所增大,以及表面被氧化等,不过这种体积改变小得可以忽略不计。因此,可以认为,锻造变形是一部分的体积移向另一部分,而不发生体积的改变。这样,我们可以利用计算体积的方法,根据已知量算出有关的未知量。
(2)最小阻力定律
锻工车间生产饼类锻件时,常采用圆柱形毛坯镦粗得到。但是如果改用方形毛坯镦粗,也能得到圆饼锻件,这是由于最小阻力原理的作用的结果。金属颗粒在外力作用下,会产生塑性流动,并且总是沿着阻力最小的方向移动。在锻压行业里,这一现象被称为最小阻力规律。这里所说的阻力,包括摩擦力和工具形状对金属流动的限制止力等。这一规律阐述了金属质点流动的可能性以及流动的方向问题。
根据这个定律,锻件毛坯钢料在自由变形的情况下,各个晶粒都在移动,每个晶粒总是采取最短的路线,即是从该动点到断面周界的垂直线,顺着最小阻力的方向移动。例如,压缩一个圆柱体,则它的各晶粒必沿着最短的路线——半径进行移动,因为圆的周界最小,所以变形后的断面仍是圆的。
当压缩一个断面为正方形的柱体时,它的各颗粒沿着各边垂直的方向移动。我们在方形断面上划出对角线,能够看出来每个颗粒都是沿着箭头的方向向四边移动,在每个方向上都是这样的。受力变形后,方形的四边向外弯曲,因为越接近四边形的中点颗粒的流动量越多。当压下量增加时,方形断面逐渐变成近似圆形的断面。如果仍要保持方的断面,那么在对角线处的颗粒必须要多走路程,由于阻力增加,事实上,这样变形是不可能的。因此,方柱体毛坯在平砧间镦粗时,若接触面上沿各个方向的摩擦因数相同,因为对边距离最短,沿该方向尺寸增加遇到的阻力最小,沿该方向尺寸则显著增加。对角线方向距离最大,所以沿该方向尺寸增加的较慢。随着镦 粗程度的增加,方形断面逐渐变成圆形断面。
当压缩一个断面为长方形的柱体时,在变形区断面上连接两个二等分角线的交点,如此把断面分成四个区域。压缩时,每个区域的颗粒沿着长方形的各边垂直方向移动,大多数颗粒是向垂直于长方形的大边移动的。这样移动的结果,长方形断面变成楠圆形,最后成圆形。
把长方形时的变形区,按最小阻力定律分为四个流动区域。其梯形区域流出的金属多于三角形区域流出的金属,可判断锻造时金属如何流动;同时,它也是锻件毛坯工艺制订和实际操作中了解金属流动方向的依据。
更多锻件资讯请关注 锻件网 www.webbiamo.com