芯棒拔长工艺及其应用于长筒类锻件的变形过程

芯棒拔长是一种减小空心毛坯外径（壁厚）而增加其长度的锻造工序，用于锻制长筒类锻件，见图2-1-30，有些工厂也称做芯棒上拔长。

长筒类锻件的锻造变形过程和对坯料尺寸的要求见图2-1-31。

图2-1-30 芯棒拔长

图2-1-31 长筒类锻件的锻造变形过程

预冲孔的直径d₁如小于芯棒的直径时，拔长前需进行扩孔，这时坯料尺寸取H₀≈D₀为宜。

在芯棒上拔长时的主要质量问题是内孔壁常易产生裂纹，尤其是在两端。为保证锻件质量和提高拔长的效率，对不同尺寸的锻件应采用不同的方法和工具。

1）对薄壁的空心件应在型砧内拔长。

2）对厚壁空心件，可用平砧，但必须先锻成六角形再进行拔长，达到一定尺寸后再锻成圆形。

3）对H/d≤1.5的空心件，由于拔长时的变形量不大，可不用芯棒，直接用冲头拔长。

锻件两端部锻造终了的温度应比一般的终锻温度高100～150℃，锻造前芯轴应预热到150～250℃。

为了使锻件壁厚均匀和端面平整，坯料加热温度应当均匀，操作时每次转动的角度应均匀。

在锤上锻造时如果芯棒被咬住，可将锻件放在平砧上，沿轴线轻压一遍，然后翻转90°再轻压，使锻件内孔扩大一些，即可取出芯棒。

四、冲孔

在坯料中冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。

常用的冲孔方法和应用范围见表2-1-3。

表2-1-3 冲孔方法和应用范围

用实心冲子冲孔时，主要质量问题是：“走样”、裂纹和孔冲偏等，分别介绍如下。

1.“走样”

实心冲子冲孔时毛坯高度减小，外径上小下大，而且下端面突出，上端面凹进（见图2-1-32），这些现象统称“走样”。“走样”的程度与D/d₁有关，D/d₁愈小时，“走样”愈显著。为减小“走样”一般取D/d₁≈3。

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图2-1-32 冲孔时的走样

2.裂纹

低塑性坯料冲孔时常易在外侧表面和内孔圆角处产生纵向裂纹（见图2-1-33）。外侧表面裂纹的产生是由于冲头下部金属向外流动时，使外层金属切向受到拉应力和拉应变而引起的。D/d₁愈小时，最外层金属的切向伸长变形愈大，愈易产生裂纹，为避免产生这种裂纹，通常取D/d₁≥2.5～3。

图2-1-33 冲孔时的裂纹

冲孔时内孔圆角处的裂纹是由于此处温度降低较多，塑性较低，加之冲子一般都有锥度，当冲子往下运动时，此处便被胀裂。因此，从避免产生裂纹出发，冲子的锥度不宜过大，当冲Cr12型钢等低塑性材料时，不仅要求冲子锥度较小，而且要经过多次加热，逐步冲成。

3.孔冲偏

引起孔冲偏的原因很多，如冲子放偏，环形部分金属性质不均匀，冲头各处的圆角、斜度不一致等。原毛坯愈高愈易冲偏。因此，冲孔时，毛坯高度H一般小于直径D，在个别情况下，采用H/D≤1.5。

坯料冲孔后的高度H通常小于或等于坯料原高度H₀。由图2-1-34可看出，随着冲孔深度的增加（即h/H₀的减小），坯料高度将逐渐减小。但当超过某极限值后，坯料高度反而又增加，这是由于坯料底部产生“突出”现象的缘故，从图2-1-34还可看出，当D₀/d越小，坯料高度减小愈显著。因此，实心冲子冲孔时，坯料高度按以下考虑：

当时，取H₀=（1.1～1.2）H；

当时，取H₀=H。

式中 H——冲孔后要求的高度；

H₀——冲孔前坯料的高度。

图2-1-34 冲孔深度与毛坯高度的关系

冲孔时的注意事项：

1）冲孔前坯料必须镦粗，使端面平整，高度减小，直径增大。

2）冲头必须放正，打击方向应和冲头端面垂直。

3）在冲出的初孔内应撒上煤末或木炭粉，以便取出冲头。

4）在冲孔过程中要不断地移动冲头并把毛坯绕轴心线转动，以免冲头卡在坯料内，并可防止孔形位置的偏斜。

5）冲制深孔时要经常取出冲头在水中冷却。

6）Cr12型工具钢等的冲孔注意事项见本篇第三章。