大锻件 第6部分

第六部分 大锻件的主要工序及相关问题
一、概述
1． 大锻件的锻造方法
在液压机上用通用的工具将锭坯锻制为锻件的压力加工方法。

属液压机上自由锻造方法。

2． 大锻件锻造的任务
z 改善内部质量：破碎铸造组织，锻合缩孔、疏松及气孔，细化晶粒。

z 成形：用最经济的方法将钢锭锻成接近目标零件的形状。

3． 锻造比（锻比）
z 概念：衡量锻件变形程度的指标。

锻比对铸态组织的改善、内部缺陷的锻合、组织的均匀化及力学性
能的提高具有极其重要的影响。

是决定锻件质量最重要的参数。

z 锻比的计算方法
见表。

z 锻比的确定原则
对以纵向为主要受力方向的轴类锻件，拔长比应取2.5~3.0。

若其横向为主要受力方向，拔长锻比y<3.0。

封头、齿轮等以镦粗为最终工序的饼类锻件，镦粗比应y>1.5~2.0。

对要求做端面探伤的饼类件，镦粗比y<3.0~5.0。

对高碳合金钢，应采用镦粗—拔长复合工艺，总锻比y>4.0~6.0。

对于钢锭，最小锻比min y 与其大小有关，可用下式计算（Q 为锭重） 0764.0min 5.2Q y =
对于特别重要的锻件（电站转子等），其总锻比应不小于4.0~6.0，并应采取特殊锻造方法。

火次锻比与加热温度有关，为同时考虑不出现晶粒粗化现象，基本符合高温高锻比、低温低锻比的规律。

（见表）
z典型锻件的锻比
4．锻造对金属组织和性能的影响
z破碎粗大树枝状晶，获得均匀细小的等轴晶组织
经锻造变形，钢锭的原始粗大树枝晶被打碎，形成再结晶晶核，长大后便可形成细小的等轴晶粒。

再结晶晶粒大小及均匀程度取决于化学成分、温度、应变、应变速率、变形均匀性等热力学参数。

最后一火的变形程度需超过“临界变形程度”。

对于无相变的护环钢、不锈钢尤其重要，其锻造后无法通过热处理（重结晶处理）改善晶粒组织。

z形成纤维组织
钢锭中的夹杂和一些化合物在锻造中也要随之变形。

硅酸盐、氧化物、碳化物、氮化物等脆性物质被打碎后，沿主变形方向呈链状分布。

塑性较好的硫化物沿主变形方向呈带状分布。

从而在金属中形成纤维组织，也称流线。

金属组织具有了方向性。

对于轧制的板材和型材更为明显。

一旦形成明显的纤维组织，金属的力学、物理化学性能便出现方向性。

锻造中应按工件的性能需要，通过变形工艺控制流线的分布。

对于受力简单的立柱、曲轴等流线应与外形，即拉应力方向一致，避免切断纤维。

对于以疲劳方式失效的轴承环、齿轮等零件，应避免使纤维在工作面切断露头，否则该处作为微观缺陷，将成为疲劳源，在交变应力作用下会引发疲劳破坏。

电站转子等受力复杂的零件，对各向异性要求十分严格，其流线不应有方向性。

z改善碳化物的分布
在高碳钢、高合金钢中存在大量的碳化物，若其分布积聚（网状分布）将使性能大幅降低。

锻造中可通过变形将其打碎，并使其均匀分布在钢中，达到钢的设计性能。

为此，需在各方向反复锻造。

高速钢需采用十字或双十字锻造法，冷轧辊必须镦粗。

z减小或消除孔洞型缺陷
孔洞焊合的过程：通过高温变形使孔洞内壁闭合，进一步使闭合面两侧的原
子恢复结合力，成为规则的晶格阵。

孔洞焊合的三个条件：
前提是孔洞未被氧化，且其中无夹杂物。

即闭合面不能被其他异物分隔。

具有大的静水应力，即三向压应力。

具有足够大的变形。

具有高的锻造温度。

在压应力下产生足够大的变形。

拉应力使孔洞扩大，压应力使孔洞减小。

变形越大，空洞越易闭合。

高的锻造温度。

高温使变形抗力减小；高温下原子活动能力强，易于使闭合面两侧的原子扩散，实现焊合。

z 提高了金属性能
改善组织的结果必将是性能的提高。

碳素钢拔长变形中，随锻比增大，铸态组织被打碎，逐渐形成了再结晶细晶组织，纵向、横向的k b s a ,,,,δψσσ均明显提高。

但当锻比 y>2 时，强度指标b s σσ,不再提高，塑性和冲击韧性指标k a ,,δψ虽然继续提高，但纵向、横向出现很大差异，横向明显低于纵向。

当Y>4.0，横向塑性、韧性指标迅速下降。

这是因为此时已形成了明显的纤维组织。

镦粗时，金属沿径向流动，形成径向纤维，径向塑性、韧性提高。

但纵向所
有指标均降低。

对于纵向性能要求高的锻件，可直接拔长。

对于横向、纵向均要求高的锻件，可先以锻比2.0镦粗然后再拔长。

此时，一般碳钢或合金结构钢的最佳锻比为：5吨锭3~4，15~30吨锭4.0。

锻造可提高锻件的疲劳极限。

钢锭内的孔洞型缺陷均为疲劳源，在交变应力作用下发生疲劳破坏的概率很高。

锻造焊合或减少了这些缺陷，消除或减少了应力集中点，当然会提高疲劳极限。

下表为航空大型锻件用合金结构钢
σ=530~540MPa, CrNiMoA
40钢锭的疲劳实验结果。

由表可见，当锻比y=8时，
1−
约提高了45%。

当y>8时，疲劳极限就不再提高了。

二、镦粗
1．用途
z增加横截面积。

z冲孔前平整端面，并增加横截面积。

z提高下次拔长的锻比。

z提高横向机械性能，减小异向性。

z反复镦粗-拔长打碎合金工具钢中的碳化物，使其均布。

2．种类
z无钳把平板镦粗
z带钳把镦粗
平板镦粗
凹面镦粗
凸面镦粗
3．应力和变形特点
z平板镦粗H/D=0.8~2.0时，三个变形区的应力状态和变形特点
中部外凸呈鼓形。

网格实验表明，存在明显的变形不均匀现象。

变形程度沿轴向呈中部大两端小的鼓形分布。

沿径向呈中心大、两侧小的分布。

如图。

变形区可分为三个。

Ⅰ区因表面摩擦力的作用及温降的影响，是难变形区，称之为刚性区。

Ⅱ区位于心部，温度较高，变形较大，是大变形区。

Ⅲ区的变形较Ⅰ区大，较Ⅱ区小。

变形不均匀导致附加应力，三区应力状态如图。

因Ⅱ区变形大，Ⅲ区变形小使Ⅲ区在径向为压应力，切向为拉应力，成为较易屈服的区域。

当变形足够大时，在外侧面出现纵向或45°方向的裂纹。

因变形不均匀必将导致组织不均匀。

Ⅰ区基本不变形，仍保留粗大的铸态组织。

Ⅱ区变形最大，温度也最高，铸态组织被打碎，再结晶较充分，可将其中的孔洞闭合或焊合，并形成细晶组织。

变形及温度分布不同，缺陷闭合或焊合的程度也不同，如图。

由图可见：
1—120度V砧，2---150度V砧，3---平砧
镦粗对孔洞焊合是有效的。

要焊合中心缺陷，需H/D〈1，且镦粗变形量需〉40%。

处于中部的孔洞可完全闭合，位于砧下的孔洞体积仅减少一半。

综合地看，平板镦粗（3）比V型砧（1、2）对孔洞闭合更有效。

z 平板镦粗H/D 〉2.5、接近3.0时的变形特点
出现双鼓形。

这是由于砧下的刚性区如同下移的锥体，对处于其外侧的金属有扩胀作用，使其处于径向受压、切向受拉的应力状态，容易满足屈服条件，
可优先产生塑性变形，从而导致双鼓形变形。

z 平板镦粗H/D 〉3时的变形特点
镦粗时极易失稳弯曲。

微小外因即可致失稳。

z 平板镦粗H/D 〈0.5时的变形特点
变形较为均匀，中部鼓形轻微，侧面一般不发生裂纹。

上下面金属有一定变形，通过上下表面向外滑动增大直径。

大型饼类锻件中部有撕裂。

z 带钳把镦粗的应力应变特点
左为等效应变，右为静水应力与变形抗力的比
凸面镦粗大部分区域为高静水应力（>0.5）区，凹面镦粗绝大部分为低静水应力区。

凹面镦粗的大变形区（6.0≥ε）较小，凸面镦粗的大变形区较大。

凸面镦粗和凹面镦粗的最大等效应变相等，位置基本相同。

但两者的静水应力
值相差较多，凸面镦粗较大。

凸面镦粗的最大静水应力区与最大等效应变区重合，均位于钢锭中心，易于使该处缺陷焊合。

凹面镦粗的最大等效应变区与最大静水应力区不重合，不易满足缺陷焊合条件。

凹面镦粗最大鼓形处的变形与中心的最大变形相差较多，变形均匀度差，易产生鼓形侧面裂纹。

凸面镦粗的变形不均匀度较小。

4．镦粗变形时的孔洞焊合
zⅡ区为三向压应力状态，温度最高，变形也最大，其中的孔洞易于焊合。

Ⅰ区也为三向压应力状态，但基本不变形；Ⅲ区变形小，且存在拉应力，缺陷不易焊合。

z孔洞缺陷闭合程度与镦粗变形程度有关。

实验件纵向打6mm通孔，加热至1200度以上，以不同变形程度镦粗后剖开。

由实验结果可得：当坯料高径比H/D〉1时，空洞趋于扩大，表明内部存在拉应力。

当坯料高径比H/D〈1，即ε〉40%时，空洞体积减小，中部先闭合。

继续镦粗，闭合区扩大。

当H/D=0.2，即ε=80%时，
轴心孔洞全部闭合。

实际生产中，镦粗后H/D应不小于0.4，一般取0.5~0.6。

否则翻转90度后拔长会产生弯曲折叠，
z孔洞大小对焊合的影响。

空洞越小，闭合所需变形量越小。

上例中，若通孔直径减小到1.5mm，当ε〉30%即可开始闭合。

z镦粗板的摩擦阻力越大越有利于在中部形成三向压应力状态，即越有利于
孔洞焊合。

采用凹面镦粗板，理论上对提高中部的静水应力更为有利。

5．主要质量问题
z侧表面45度裂纹
z砧下保留铸态组织
z高坯料弯曲失稳
6．改善变形不均匀性的措施
z端面润滑
镦粗低塑性材料时，可改善工具与锻件端面的摩擦条件，提高变形的均匀程度，从而降低附加应力，避免出现侧面裂纹。

润滑剂通常为玻璃粉、石墨粉等。

z工具预热
工具应预热至200~300°C，防止温度降低过大。

z采用侧凹毛坯
锻造低塑性大锻件时，为避免侧表面出现纵向裂纹，可在镦粗前将毛坯压成侧凹形，在镦粗时侧表面存在径向压应力分量，可阻止裂纹的产生。

z采用软金属垫
在坯料和工具间加软金属热垫，因其变形抗力低，易于变形，可拉动坯料端部沿径向流动，形成侧凹状，使裂纹倾向降低。

上下端不再处于刚性状态，铸态组织改变，镦粗鼓形度很小。

当温度降低，变形抗力增大时，镦粗变形已较大。

z包套镦粗
用于镦粗低塑性材料，用低碳钢包套的径向压应力降低坯料外表的切向拉应力。

z铆镦
在小压力下使端部沿径向局部变形（大锻件可用“赶铁”），再用正常压力将坯料侧边镦直。

z迭镦
两件叠放在砧下，镦粗形成鼓形，再倒叠镦粗消除鼓形。

变形均匀，且变形抗力显著降低。

7．其它问题
z钢锭镦粗前须倒棱。

z为避免钢锭中心偏移，应在高温下充分保温
z初始高径比H0 / D0 不应超过2.5~3.0，最好控制在2.0~2.2 。

z H 0 应满足压机开间要求
z 镦粗漏盘的高度应不使钢锭钳把发生铆镦
z 为有效锻合缺陷，拔长前的镦粗锻比应不小于2.0
三、 拔长
使坯料横断面减小、长度增加的成形工序。

1． 矩形截面坯料拔长
z 变形特点
在长坯料上进行局部压缩。

本质上是刚端影响下的镦粗。

变形区的横向流动规律与自由镦粗类似，横断面也可见三个区。

但自由镦粗
仅受工具影响，拔长还受到不变形的刚端影响，纵断面上的变形与自由镦粗有
较大区别。

若l 为进料长度，a 为料宽，则l/a 为进料比。

下图为进料比l/a 与伸长变形
εl 及展宽变形εa 的关系（刚端影响）。

当l/a 较小时，εl 〉〉εa ，表明坯料在
刚端影响下主要沿轴向流动，横向变形εa 很小。

随l/a 增大，刚端对横向变形
的影响逐渐减弱，εa 增大，εl 减小。

当l/a=1时，εl 仍大于εa ，表明因刚端
限制了横向变形，拔长时轴向变形大于横向变形。

z 拔长的生产率
自截面积F 0拔长至F n 所需的总压下次数N ，I k 为第k 遍拔长的压下次数，则
N=∑=n
k k I 1 (k=1,2,…….,n)
I k =L k-1 / l
L k-1为第k-1遍拔长后的坯料长度。

N 还与进料比 l /a 及压下变形εk 有关。

ε
k 增大，拔长遍数可减少，生产率可提高。

但ε
k
受金属塑性的限制，只
能按塑性允许的最大值确定ε
k 。

压下后须满足5.2
/≤
k
k
h
a, 翻转90度再压
下时不致弯曲。

l /a取小值时，εl大，可减少压下遍数，但增加了每遍压下次数，存在一最佳值。

通常取
l = (0.4~0.8) b b—砧宽
z缺陷分析
裂纹种类：拔长钢锭或低塑性材料时，可能发生表面横向裂纹，表面角裂纹，内部横向裂纹，截面对角线裂纹。

l / h > 0.5 ：(h为坯料高度)存在类似镦粗的三个变形区。

中心区变形大，轴向有刚端阻力，径向有外层压力，形成三向压应力状态，对缺陷焊合
有利。

但横向侧面为与镦粗类似的鼓形，因此其外层切向为拉应力。

在轴向，因摩擦力影响，A—A的变形中间小，两端大。

O—O因具镦粗特征，中间大，两端小。

但在刚端影响下，两者总长相等。

于是形成O—O拉动A—A沿轴向变形的结果。

在A—A面，尤其是
两端产生附加拉应力，此为表面横向裂纹的成因。

l / h >1：心部变形大，易锻透，有利于缺陷焊合。

但展宽过多，更接近镦粗变形，横断面切向存在较大侧向拉应力，易侧裂。

边角冷却快，加之轴向拉应力作用，易产生角裂。

高合金钢拔长时，当送进量较大，同一部位反复重击，使A区下移，B区外移，在对角线处的材料逆向高速错动；翻转90度再压下
时，反向高速错动，出现过热，甚至过烧，萌生对角线裂纹。

l / h< 0.5：上、下部轴向变形大，中部变形小，中心锻不透。

轴向的不均匀变形使变形小的心部产生轴向拉应力，达到强度极限时在内部出现横
向裂纹，或使中心部分的缺陷扩展。

（图示）
表面折叠（下图）：送进量过小，压下量过大产生上下表面折叠。

应使
2l /Δh>1~1.5。

拔长时坯料压得太扁，翻转90度压下产生弯曲型折叠。

应使每遍拔长后高宽比小于2~2.5，即5.2~2/≤k k h a 。

对角线裂纹：多边形料倒角时打击过重导致不均匀变形和附加应力引起沿对角线的裂纹。

应用圆形砧导棱。

z 据生产和实验研究，砧宽比 l / h = 0.5~0.8。

为使变形均匀，前后两遍拔长
砧位应交错。

2．圆形截面坯料拔长
z圆坯料平砧拔长
压下量Δh很小时：平砧与坯料接触面狭窄，横向阻力小，展宽变形大，轴向流动小。

生产率低。

不适宜拔长。

（图）
Δh继续增大：容易在心部形成纵向裂纹。

原因有二：首先，随Δh继续增大，砧下摩擦力增大，温度降低，形成锥形难变形区，锥体的“劈”作用使中心处受到横向拉力，并形成横向拉应力（图）。

其次，沿高度方向，上、下部横向变形大，中心变形小，使中心形成横向附加拉应力（图）。

两种应力共同作用导致纵向裂纹。

上述心部拉应力不仅使原有缺陷扩大，还会引发新的裂纹。

当Δh /h > 30%时：砧下难变形区变得扁平，应力应变分布与矩形坯料拔长相同，中心部呈三向压应力状态。

结论：用平砧将圆坯料直接拔长为圆坯料是不适宜的。

提高质量和拔长效率的措施：
平砧拔长时采取圆—矩形—拔长—八边形—圆。

主要在矩形段拔长。

采用型砧拔长：其应力应变简图及光弹分析结果见图示。

在心部压应力状
态下拔长，既可防止缺陷产生或扩展，又具有较高的拔长效率。

此时，
12σσ<<，且m σσ>2，即横向仍有很少的展宽，拔长效率与平砧相比可提高20%~40%。

光弹实验结果表明，当包角α〉90°时，心部将不会产生纵向裂纹。

型砧的形状参数对效率、锻透深度、材料塑性、表面质量影响很大。

（见表） 一般高塑性材料可用大角度V 型砧，压下量大，效率高。

低塑性材料可先用圆形砧在压应力下小压下量拔长，待塑性提高后再用95~120°V 砧以较大压下量拔长。

3．拔长时的内部孔洞缺陷焊合
在液压机上拔长钢锭，影响孔洞焊合的三个主要因素：压下量，砧宽比、砧型。

z压下量对孔洞焊合的影响
平砧拔长圆坯时，砧子接触坯料初期为线接触，随压下量增加接触宽度a 也增加，其变形情况与镦粗大致相同。

其变形和孔洞焊合情况随H/a（如同镦粗时的高径比H/D）变化。

当H/a 〉2时，压下变形量很小，与镦粗相同，主要变形不在中心区，中心空洞不能焊合。

当H/D〈 1/2时，压下变形量已足够大，且变形主要发生在孔洞缺陷集中的中心部分，符合孔洞焊合条件，孔洞容易焊合。

当H/a < 1时称“走扁方”锻造，空洞焊合效果较好。

一般取H/a = 1/2，若小于1/2.2 ，翻转90度拔长时易弯曲，使缺陷集中的钢锭中心部分偏斜，打中心孔后将残留缺陷于孔壁，造成废品。

z砧宽对孔洞焊合的影响
砧宽不同，使摩擦力不同，将影响轴向流动效率。

窄砧有利于轴向流动，但不易使中心区产生大变形，即锻不透，显然不利于钢锭中心孔洞焊合。

若增大压下量，又会产生折叠。

因此，应用宽砧拔长。

宽砧拔长时，心部变形大，轴向一般为压应力，对心部空洞的焊合有利。

宽砧拔长时，砧宽不宜过大，否则会因横向展宽过大在内部引起纵向裂纹。

z砧型对孔洞焊合的影响
三种砧型：上下平砧，上平下V砧，上下V砧。

大压下量上下平砧、上下V砧的变形集中在中心，且中心为三向压应力状态，有利于孔洞焊合。

上平下V砧中心存在小变形区，不利于孔洞焊合。

z实验一：
用Ф300*1400mm钢料做实验。

对于三种砧型分别与不同的砧宽和不同的锻比组合，并分别锻成圆料及方料。

在实验坯料做5个深孔，孔中塞入软钢试棒，模拟缺陷孔洞，变形后测量试棒的面积变化，算出试棒锻比。

实验结果见表。

实验结果表明（B为砧宽），
从缺陷变形来看，用平砧锻成方最佳，上下V砧次之。

从缺陷变形来看，宽砧比窄砧好。

综合各种看法，应取 B/D=0.45~0.55，V型砧包角α=125~135°
z实验二：
平砧拔长矩形坯料。

在不同砧宽比、压下率下，沿压下方向各点的应力、应变和孔洞变形前后的面积比。

实验结果表明，在砧宽比B/H=0.3时，在1/4H和3/4H处均为三向压应力，但在中心，即1/2H处却为两向拉应力、一向压应力。

在1/4H和3/4H处，当压下率不足10%孔洞即可闭合，但在中心，即1/2H处，压下率达到20%，变形程度达到30%，空洞才能闭合。

在砧宽比B/H=0.6时，轴向摩擦力增大，在1/4H和3/4H处仍为三向压应力，但与B/H=0.3比，因变形程度小，在压下率达到15%~20%，空洞才闭合。

而在中心处，因静水应力和变形程度均大于B/H=0.3的状态，在压下率不到10%时孔洞即已闭合。

可见大的砧宽对心部孔洞闭合十分有利。

据此，有人提出了孔洞闭合条件（图）：当静水应力和等效应变之积达到一定值时，孔洞即闭合（纵坐标为静水应力）。

四、芯棒拔长
1．概念
减小空心件外径以增加其长度的锻造工序。

2．变形特点
砧下的A、B是变形区，两端是刚端。

A区与砧接触，为直接受力区，B 区为间接受力区。

B区的受力和变形由A区牵动。

A区材料可沿轴向和切向流动。

A区沿轴向流动时拉动B区同时沿轴向流动。

A区沿切向流动时，将受刚端的限制，限制越强烈越有利于轴向伸长。

3．刚端对材料流动的影响
z芯棒拔长需控制材料的切向流动，使之沿轴向变形。

刚端对切向流动的
限制程度取决于相对壁厚t / d，其值越大，限制越强烈。

如无刚端存在，即成为扩孔工艺。

z t / d较小时，刚端对切向流动限制减弱，为此，可采用“上平下V”砧，用工具压力增加对切向流动的限制。

z t / d更小时，可采用“上下V”砧，通过工具的横向压力限制切向流动。

4．主要缺陷
z孔内壁裂纹。

一次压下后孔扩大，转一角度压下时，因芯棒与孔壁出现间隙产生向内弯曲，内壁出现拉应力（图）。

内壁长时间接触芯棒，温降大。

导致内壁裂纹。

平砧拔长时，t / d越小，刚端影响越弱，切向流动越严重，致使孔径越大，内壁切向应力越大，越易内裂。

因与芯棒的摩擦作用使工件端部产生如图示形状，其间隙比内侧大；端部无刚端限制，内壁切向应力更大；加之端部温降严重。

更易内裂。

z壁厚不均。

温度和转角不匀所致。

4．改善措施
z对于t / d 〉0.5的厚壁件，刚端影响大，可用“上平下V”砧。

z对于t / d <0.5的薄壁件，可用“上下V”砧。

以提高拔长效率和避免内裂。

z芯棒预热至150~250°，减少内壁温降。

z端部终锻温度应比常规高100~150°，减小端部温降。

z使温度分布均匀；转角尽可能均匀；减小壁厚差。

z芯棒做出1/100~1/150的斜度；按图示顺序拔长；芯棒涂润滑剂；可避免芯棒被“咬死”。

四、 冲孔
1．概念
在坯料上锻出透孔或不透孔的工序。

局部加载，整体受力。

2．变形特点
z开式冲孔可视为环料包围下的镦粗变形。

冲头下为A区，周围为B区。

z A区变形
在冲头压力作用下高度减小，径向流动被B区限制，处于三向压应力状态。

σ越小，越难满足屈服条件，因此，仅冲头下距冲头越远，受力面积越大，
3
为变形区。

变形区随冲头下移。

因环形金属包围下镦粗，冲孔力较自由镦粗大。

单位冲孔力：
P =σs (2 + 1.1 lnD/d)
D/d越大，即环壁越厚，p越大。

z B区变形
由A区变形引起，进入塑性状态前的应力分布如图示，其径向为压应力，切向为拉应力。

内圈最易满足屈服条件，从内向外逐次进入塑性状态。

进入塑性状态后，应力状态为“两压一拉”，切向为拉应力，与自由镦粗时的外层同。

应变状态：径向负，切向正，轴向可能正也可能负，取决于D/d的大小。

当D/d较小，即环壁较薄，轴向为负应变。

当D/d=5，即环壁较厚，轴向应变接近于零。

当D/d很大，即环壁很厚，外层可能处于弹性状态，此时因外壁区对内壁区的限制，内壁区切向亦为压应力（三向压应力）。

孔内侧增高，轴向为正应变（类似打硬度）。

3．冲孔前坯料高度计算
当 D/d 〉5 时，H0 = H。

当 D/d〈5 时，H0 =（1.1~1.2）H。

4．质量问题及改善措施
z走样：外径“上小下大”，端面“上凹下凸”。

D/d 越小，即环壁越薄，走样越严重。

一般取D/d = 3 。

z外侧表面裂纹：A区材料外流，B区外扩，外表面产生切向拉应力。

D/d越小，越易外裂。

取D/d=3 或D/d 〉2.5~3
z内侧圆角裂纹：接触冲头，温降大，塑性低；冲头锥度大。

易胀裂。

冲头预热；减小冲头锥度；多次加热，逐步变形。

z孔冲偏。

形状、温度、材料性质、冲头圆角及斜度不均，冲头偏置；
坯料高度过大等引起。

一般应使H〈D；个别情况H/D < 1.5 。

z一般冲头“下小上大”；大锻件用实心冲头“下大上小”。

3．空心冲子冲孔
z当d 〉450mm时采用，适用于大型锻件。

z可减小外部切向拉应力，避免外表面裂纹。

z可除掉心部高缺陷材料。

z冲子内孔“上大下小”，有锥度。

冲垫无锥度。

4．闭式冲孔（反挤）
五、马杠扩孔
1．概念
减小空心坯料壁厚，增加其内外径的工序。

马杠扩孔、爆炸扩孔、碾压扩孔、冲子扩孔等。

液压机上只用马杠扩孔。

碾压扩孔由专用机床完成。

2．变形特点
z是环形件沿圆周方向的拔长。

z刚端对沿宽度方向及切向流动同时形成约束。

但材料主要是沿切向流动，展宽变形很小。

因变形区沿切向的尺度远比宽度方向小。

摩擦及刚端对宽度方向的阻力都很大。

环形锻件一般较薄，即t/d很小，因此切向刚度很小。

刚端对切向形成的阻力远比宽度小。

锻件与马杠接触面为弧形，有利于切向流动。

z变形区应力状态为三向压应力。

不出现裂纹，塑性也较好。

可锻大直径薄壁锻件。

z变形区应变状态为“一压（厚向）两拉”。

3．坯料展宽量计算。