自由锻-拔长

拔长是使横截面积减小而长度增加的锻造工序。若用平砧拔长，可根据镦粗力的计算公式计算压力P.拔长过程坯料截面变换经验计算公式见表6-2.

拔长是通过一系列连续压缩而实现的。第n次压缩的参数如下（见图6-3).
相对压缩（高向压缩系数或变形程序）为：

εn=(hn-1-hn)/hn-1=∆h/hn-1

拔长锻造比为：
Yn=Fn-1/Fn=ln/ln-1
式中
Fn-1一拔长前坯料的横断面面积，m㎡;
Fn--拔长后坯料的横断面面积，m㎡;
ln-1－拔长前坯料的长度，mm;
ln-拔长后坯料的长度，mm.
相对展宽（宽向变形程度）为：

εn1=(an-an-1)/an-1=∆an/an-1=1/Yn(1-εn)-1

工步系数（压缩后锻件宽度与高度之比）为：

Ψ=an/hn=(an-1+∆an)/(hn-1-∆hn)=an-1/hn-1·1/Yn(1-εn)2

如果接着要翻转，则所选择的压缩值应使系数不超过3.多次压缩后的总锻造比等于各次压缩锻造比的连乘，即：

Y=Ys/Yz=Y1Y2Y3…YN

两次镦粗加拔长或两次镦粗间有拔长时，总锻造比可按两次分锻造比之和计算，但分锻造比都应不小于2.0.由铸锭直接锻造的大型自由锻件，为了改善内部组织和性能，锻造比应大于5.
锻造比Y对钛合金半成品的质量控制十分重要，除了本节已经介绍的经典理论之外，俄罗斯专家的研究工作有重要的价值。
他们认为，从细化锻坯组织，改善锻件性能方面考虑，即使是同一个合金，相同的锻造比下，拔长与镦粗的效果是有区别的；同一锻造比下，在β区的变形和在两相区的变形其作用也是不同的。所以，在专用的钛合金盘件和轴类锻件、模锻件锻造说明书中做了强制性的统一规定。
（1)拔长工序的锻造比YB用原始和拔长后坯料的横截面面积（分别为Sn、Sk)之比计算：
YB=Sn/Sk
（2)镦粗工序的锻造比Y0用镦后和镦前坯料的横截面面积（分别为SK、S）之比乘以当量系数n来计算：
Yo=(SK/Sn)n
系数n考虑了镦粗工序与拔长工序中组织锻透有效性方面的差别。对于钛合金，系数n=0.85.
（3)从铸锭到模锻件全部加工的锻造比总为：
Y总=YβYα+β
式中
Yβ-β区的锻造比；
Y(α+β)-(α+β)区的锻造比。
此外，“反复镦拔锻造”工序可以分解为几个镦粗、拔长工序，总锻造比等于每一个拔长和镦粗（考虑系数“n”）变形道次锻总造比的乘积。
（4)锻造比和变形程度的相互换算按以下公式进行：

Y=1/(1-ε)

ε=(1-1/Y)100%

（5) 从铸锭到盘件和轴类锻件时，对锻造比数值的要求见表6-3.从表6-3中可以看出：第一，区的锻造比和（α+β)区的锻造比是分别要求的；第二，在β区锻造阶段穿插有两相区的变形和没有两相区的变形的锻造比要求也是不同的，显然，穿插有两相区变形的组织细化效果更好，这就是常说的“高一低一高”工艺；第三，从铸锭到锻件的总锻造比与铸锭的原始直径有密切的关系，不能一概而论，铸锭直径大，锻透所需的锻造比也大；第四，不同用途的钛合金锻件，其要求的锻造比也应根据设计对组织、性能要求的不同而有所区别。

压缩时坯料的展宽越小，则延伸越大，即拔长过程的效率越高。减小砧块宽度b或进给量l,拔长效率提高。采用型砧或圆弧砧，也使拔长效率提高。拔长有两种操作方法：在平砧上翻90°的拔长和螺旋式翻转的拔长。前一种方法每次压下之后不一定翻转，可以沿毛坯纵向进给至压完一个边之后再翻转90°,后一种方法用于在锻造温度下再结晶速度低的合金的锻造。变形程度ε的选择应保证工步系数不超过2,以免形成压折；最后一次压缩的相对压缩量应大于或小于这个温度下的临界变形量，以防止晶粒长大。为了获得光滑的表面，进给量l应小于（b-Δl),通常是取l=(0.4~0.75)b,b是砧块的宽度，为得到圆截面锻件，开始毛坯拔成方，其截面应略大于需要的圆截面。然后沿对角线压缩，倒角并滚成圆形。
在拔长工序前后，有时还要采用一些其他的锻造辅助工序（见图6-4).

拔尾柄（见图6-4(a)），主要用于铸锭冒口部分的锻造，该部分长度大约是其直径的2倍。
压痕，用压棍在毛坯表面上压一凹痕标记（见图6-4(b)).压肩，根据需要截面的大小，用各种形状的压棍或压铁，将标记凹痕扩大至一定深度以形成缩颈（见图6－4(c)～图6-4(e))圆毛坯的压肩应用半圆槽胎具，在胎具中毛坯要绕其轴线反复旋转（见图6-4(f)).拔长，如果毛坯台阶或凹痕之间的部分比较长，可直接以砧块拔长（见图6-4(g）。若该部分比较短，则用平的或椭圆的压铁进行预拔长（见图6-4(h)).如果台阶或凹槽是单面的，为避免压伤光的一面，需用压铁（见图6-4(i))或尺寸适当的上砧块完成拔长（见图6-4(j)).为了使台阶区域纤维不被切断，要采用逐渐减小圆弧半径的压铁（见图6-4为了消除拔长以后的不平度，可对全长进行整平，此时要轻轻地压下砧块，并取进给量l=b.

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