拔長

拔長是決定大鍛件質量的主要鍛造工藝。大鍛件鍛造的目的主要是打碎碳化物、鍛合先天性疏鬆、孔洞型冶金缺陷，同時不萌生新的裂紋源，以獲得均質緻密的鍛件。由於鋼錠內部不可避免地具有不同程度的內部疏鬆、孔洞與夾雜物，因此採用何種有效的工藝去鍛合內部這些缺陷，如何創造有利的力學條件，使之在鍛造過程中不出現新裂紋或夾雜性裂紋，一直是鍛造工作者關心與研究的問題。

自20世紀50年代以來，各國的鍛造工作者開展了大量探索研究，在平砧拔長研究的基礎上，先後提出了一系列新拔長方法，這些方法的共同點是採用寬砧、大壓下量來消除心部軸向拉應力和鍛合內部缺陷，為此，進行了一系列模擬實驗，研究各種拔長方法的砧寬比、變形特點、鍛造效果及孔洞鍛合機理#但由於各研究者得到了不同的不產生軸向拉應力的臨界砧寬比，對寬砧、大壓下量鍛造，沒有從系統觀點來認識拔長，當拔長翻轉90°以後，如何控制砧寬比等問題，直到近10年，隨着科學技術的進步和人們認識的提高，提出了拔長新理論及新工藝，統一了臨界砧寬比，使拔長的研究上升到一個新的高度。綜觀大鍛件拔長工藝的研究過程，反映了人們認識規律的逐步昇華過程 ^[1]  。

拔長分類：拔長有平砧和型砧或摔子拔長之分。對於塑性較高的合金，如TA0、TA1、TA2、TA3、TC1、Zr-2等可採用平砧拔長，對於塑性較低的合金，如：TA6、TA7、TC4及鎢、鉬等應採用型砧或摔子拔長，後一種拔長法比前一種拔長法有利於塑性變形。

抜長時，胚料並不是在全長上同時變形，只有在砧鐵間受到砧鐵壓力的一段上才產生變形。而變形區的兩端是不受壓力的，是不產生變形的非變形區。抜長的變形區可以看成是矩形截面胚料的鐓粗，同樣呈現出難變形區、易變形區和自由變形區。因此，可以參考鐓粗變形區來分析抜長在變形區內的變形，不過還要考慮到兩端的非變形區對變形區的牽制作用。

平砧拔長是最早採用的拔長方法，由於工具簡單適應性強一直廣泛採用。在小鍛件鍛造時代，主要考慮拔長效率，而對拔長質量未作過高要求。隨着大鍛件的出現，鋼錠內部的疏鬆、空洞、微裂紋缺陷增多，對鍛造提出了更高的要求，從此開始研究平砧拔長。

70年代，日本河合正吉等在塑料泥中埋入傳感器，測試了不同砧寬比下平砧拔長內部應力分佈 ^[2]  。

在研究平砧拔長的同時，人們逐步認識到應力應變狀態對鍛合大鍛件內部缺陷的重要性。因此各國的鍛壓工作者一直在尋求通過改變邊界條件以獲得最佳的鍛合條件。從上下平砧拔長髮展為上平砧、下V型砧拔長，後來通過改變拔長砧形和工藝條件。又發展了FM鍛造法、WHF鍛造法、KD鍛造法、SUF鍛造法、TER鍛造法、JTS鍛造法、FML鍛造法和AVD鍛造法，這些方法都已成功應用於大鍛件生產。其中，最具代表性的是JTS法、FM法和WHF鍛造法。

60年代初期，日本學者Tefeno和Shikanno發明了表面降温的JTS法。在我國常稱為硬殼鍛造法或中心壓實法。該法自提出以來，先後在美、蘇、西德、捷克等國家得到了應用，取得了良好的效果。

70年代日本學者河合正吉等根據滑移線理論的解析結果。提出拔長時採用上平砧下平台的FM法，即免除曼內斯曼效應的鍛造法。通過實驗研究，FM法的砧寬比≥0.4-0.5，軸向不產生拉應力，這與上、下平砧拔長軸向不產生拉應力的砧寬比≥0.8-0.9相比。要小一倍以上，所需鍛壓力，前者只為後者的2/3，FM法省力。使現有設備和工具拔長大鋼錠成為可能，是大型模塊鍛造的重要方法 ^[3]  。

鍛造工作者經過長期的探索研究，取得了顯著的成就，為提高大型鍛件質量作出了巨大貢獻，隨着大型鍛件尺寸的增大，對鍛件質量的要求更高，鍛造工藝為了適應這一要求，必須對下列問題開展研究。

1.鍛比的重新認識。長期以來用鍛比來衡量鋼錠的壓實程度，為了提高質量，常採用大鍛比鍛造，即增加鐓粗次數，但隨着鋼錠的日趨大型化，大鋼錠鐓粗逐漸受到水壓機能力的限制，而且大鍛比鍛造必然增加鍛造火次。因此應重新認識鍛比，鍛比是拔長前後長度之比，是一個宏觀的評價指標，不足以評價內部質量，而應該建立一套微觀的評價指標、如靜水壓力、當量等效應變，以此為出發點，重點研究不需鐓粗而直接拔長或減少鐓粗次數的小鍛比鍛造。

2.鍛造方法與技術路線的綜合評判。不同的鍛造方法的鍛造效果、能源能耗、生產效率、勞動強度、技術要求各不相同，分別適用於不同的場合，如JTS法中心壓實效果好、但勞動條件差、技術要求高，一般僅用於大型軸類鍛件的壓實，因此在制訂具體鍛件的變形工藝時，採用何種方法與技術路線應綜合考慮。

3.微觀模擬與控制鍛造。鍛造是在高温、大變形力作用下伴隨着動態回覆再結晶，靜態回覆再結晶等微觀組織變化的熱力過程。在宏觀模擬的基礎上，應大力開展微觀模擬、熱力模擬研究、掌握微觀組織的演變規律和熱力學參數對鍛件內部質量的影響規律，以實現控制鍛造和質量預報 ^[1]  。