(整理)锻造变形抗力计算

锻造变形量计算一、锻造变形量的基本概念1. 定义- 在锻造过程中，变形量反映了金属坯料在锻造操作前后形状和尺寸的变化程度。

它是衡量锻造工艺对材料施加变形程度的一个重要指标。

2. 意义- 合适的锻造变形量对于改善金属材料的组织性能至关重要。

通过控制变形量，可以细化晶粒、消除铸造缺陷、提高材料的力学性能，如强度、韧性等。

二、锻造变形量的计算方法1. 绝对变形量计算- 高度方向（镦粗变形）- 设锻造前坯料高度为H_1，锻造后高度为H_2，则高度方向的绝对变形量ΔH = H_1 - H_2。

例如，锻造前坯料高度为100mm，锻造后高度变为80mm，则ΔH=100 - 80 = 20mm。

- 直径方向（拔长变形）- 若锻造前坯料直径为D_1，锻造后直径为D_2，直径方向的绝对变形量ΔD=D_1 - D_2。

锻造前直径为50mm，锻造后变为40mm，Δ D = 50-40 =10mm。

2. 相对变形量计算- 高度方向（镦粗变形）- 相对变形量varepsilon_H=(H_1 - H_2)/(H_1)×100%。

沿用上面的例子，varepsilon_H=(100 - 80)/(100)×100% = 20%。

- 直径方向（拔长变形）- 相对变形量varepsilon_D=(D_1 - D_2)/(D_1)×100%。

对于前面直径的例子，varepsilon_D=(50 - 40)/(50)×100% = 20%。

3. 体积不变定律在变形量计算中的应用- 在锻造过程中，假设材料的密度不变，根据体积不变定律V_1 = V_2（V_1为锻造前体积，V_2为锻造后体积）。

- 对于圆柱体坯料，V=π r^2h（r为半径，h为高度）。

如果已知锻造前后的某一尺寸变化，利用体积不变定律可以计算出其他尺寸的变化，进而计算变形量。

例如，已知圆柱体坯料锻造前半径r_1 = 20mm，高度h_1=100mm，锻造后高度h_2 = 80mm，由V_1 = V_2可得π r_1^2h_1=π r_2^2h_2，可求出锻造后半径r_2，然后再计算直径方向的变形量。

金属的塑性变形抗力摘要：塑性加工时，使金属发生塑性变形的外力，称为变形力。

金属抵抗变形之力，称为变形抗力。

变形抗力和变形力数值相等，方向相反，一般用平均单位面积变形力表示其大小。

当压缩变形时，变形抗力即是作用于施压工具表面的单位面积压力，故亦称单位流动压力。

关键字：塑性 变形抗力1、金属塑性的概念所谓塑性，是指金属在外力作用下，能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力。

金属塑性的大小，可用金属在断裂前产生的最大变形程度来表示。

一般通常称压力加工时金属塑性变形的限度，或“塑性极限”为塑性指标2、塑性和柔软性应当指出，不能把塑性和柔软性混淆起来。

不能认为金属比较软，在塑性加工过程中就不易破裂。

柔软性反映金属的软硬程度，它用变形抗力的大小来衡量，表示变形的难易。

不要认为变形抗力小的金属塑性就好，或是变形抗力大的金属塑性就差。

3、塑性指标表示金属与合金塑性变形性能的主要指标有：（1）拉伸试验时的延伸率（δ）与断面收缩率（ψ）。

（2）冲击试验时的冲击韧性αk 。

（3）扭转试验的扭转周数n 。

（4）锻造及轧制时刚出现裂纹瞬间的相对压下量。

（5）深冲试验时的压进深度，损坏前的弯折次数。

4、一些因素对塑性的影响规律A 化学成分的影响（1）碳%L L l -=δ%00F F F -=ψ随着含碳量的增加，渗碳体的数量也增加，塑性的降低（2）磷磷一般说来是钢中有害杂质，磷能溶于铁素体中，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显著降低。

这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。

（3）硫硫是钢中有害杂质，它在钢中几乎不溶解，而与铁形成FeS，FeS与Fe的共晶体其熔点很低，呈网状分布于晶界上。

当钢在800～1200℃范围内进行塑性加工时，由于晶界处的硫化铁共晶体塑性低或发生熔化而导致加工件开裂，这种现象称为热脆（或红脆）。

另外，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化冷轧板的深冲性能，降低钢的塑性。

（4）氮590℃时，氮在铁素体中的溶解度最大，约为0.42％；但在室温时则降至0.01％以下。

q235钢变形抗力公式Q235钢是中国常用的一种结构钢材料，具有良好的焊接性能、强度和塑性。

在工程设计中，对于Q235钢的变形抗力的计算是非常重要的。

本文将介绍Q235钢变形抗力的计算公式及其应用。

Q235钢的变形抗力是指在外力作用下，钢材发生变形的抵抗能力。

变形抗力的计算需要考虑钢材的强度和材料的力学性能。

Q235钢的变形抗力计算公式如下：F = A * σ其中，F是钢材的变形抗力，A是钢材的截面面积，σ是钢材的应力。

钢材的截面面积可以通过几何计算得到，常见的截面形状有矩形、圆形等。

例如，对于矩形截面，截面面积可以通过长度和宽度的乘积得到。

对于圆形截面，截面面积可以通过半径的平方乘以π得到。

钢材的应力是指钢材单位面积上的力。

应力的计算可以通过力和截面面积的比值得到。

例如，当钢材承受的力为1000N，截面面积为1平方米时，应力为1000N/1平方米=1000N/㎡。

Q235钢的应力可以通过力学性能参数得到，如屈服强度、抗拉强度等。

屈服强度是指在材料开始变形时所能承受的最大应力。

抗拉强度是指材料在拉伸过程中能够承受的最大应力。

这些力学性能参数可以通过实验或查阅相关资料得到。

在实际工程设计中，我们可以根据具体的应用场景和设计要求，选择合适的变形抗力计算公式。

例如，在承重结构设计中，我们需要确保Q235钢材的变形抗力能够满足承载要求，以确保结构的稳定和安全。

根据变形抗力的计算公式，我们可以对材料的截面尺寸和材料的力学性能进行合理的选择和设计。

需要注意的是，Q235钢的变形抗力计算公式是在假设材料在弹性范围内工作的基础上得出的。

如果材料超过了弹性极限，变形抗力的计算公式将不再适用。

在实际应用中，我们需要根据具体情况，对材料的强度和变形进行综合考虑。

综上所述，Q235钢的变形抗力计算公式是根据钢材的截面面积和应力来计算的。

在工程设计中，我们可以根据具体的应用要求和设计标准，选择合适的变形抗力计算公式，并结合材料的力学性能参数，进行合理的设计和选择。

锻造实训题库及答案解析一、单项选择题1. 锻造过程中，金属材料的塑性变形主要发生在（）。

A. 初始阶段B. 中间阶段C. 终了阶段D. 全过程答案：B2. 锻造工艺中，为了提高金属的塑性，通常采用（）。

A. 降低温度B. 提高温度C. 保持室温D. 交替温度答案：B3. 在锻造过程中，金属材料的变形抗力随着温度的升高而（）。

A. 增加B. 减少C. 不变D. 先增加后减少答案：B4. 下列哪项不是锻造的基本工序之一？A. 镦粗B. 拔长C. 切割D. 冲孔答案：C5. 锻造过程中，金属材料的变形量通常用（）来表示。

A. 长度B. 宽度C. 厚度D. 真应变答案：D二、多项选择题6. 锻造工艺中，常用的加热设备包括（）。

A. 电炉B. 燃气炉C. 感应炉D. 空气炉答案：A, B, C7. 锻造中，金属材料的塑性变形可以通过（）来实现。

A. 压力B. 温度C. 速度D. 化学成分答案：A, B8. 锻造过程中，金属材料的变形抗力受哪些因素影响？A. 材料的化学成分B. 材料的初始温度C. 变形速度D. 变形程度答案：A, B, C, D三、判断题9. 锻造过程中，金属材料的塑性变形总是伴随着硬度的增加。

（）答案：正确10. 锻造过程中，金属材料的塑性变形可以通过增加变形速度来实现。

（）答案：错误四、简答题11. 简述锻造工艺中常见的几种锻造方法及其特点。

答案：锻造工艺中常见的锻造方法包括自由锻造、模锻、锤锻和压力机锻造。

自由锻造适用于形状简单的零件，操作灵活；模锻适用于形状复杂、精度要求高的零件，生产效率高；锤锻适用于中小批量生产，设备简单；压力机锻造适用于大批量生产，精度高，生产效率高。

五、计算题12. 若某金属材料在锻造过程中的真应变为2，求其变形量。

答案：真应变定义为ε = ln(Lf/Li)，其中Lf为最终长度，Li为初始长度。

当ε=2时，Lf = Li * e^2。

变形量为Lf - Li，即Li* (e^2 - 1)。

压力计算：F（N）=zmAp
z:考虑到变形条件之系数，其值如下：
自由锻造1.1；模锻简单外形锻件1.5；
模锻复杂外形锻件1.8；模锻各断面剧烈过渡、模锻外形很复杂锻件，模锻有大量余料流入飞边槽的锻件，模锻带压入成型的锻件等为2.0；
m：考虑到变形体积影响之系数，其值如下：
模锻之毛坯体积（cm³）系数
＜25 1.0
＞25-100 1.0-0.9
＞100-1000 0.9-0.8
＞1000-5000 0.8-0.7
＞500-10000 0.7-0.6
＞10000-15000 0.6-0.5
＞15000-25000 0.5-0.4
＞25000 0.4
A：模锻件（不计飞边）在垂直于作用力方向上的面积（mm²）。

p：单位压力（Mpa）根据合金种类和及变形的最终条件来选取，例如对于薄而宽的腹板的高强度铝合金模锻件可以参考一下数据来：p=500Mpa。

对于一般的镁、铝合金模锻件可以参考一下数据来选取：p=300Mpa。