一(yi)、坯料穿（擴(kuo)）孔時的金屬(shu)流動(dong)
不銹(xiu)鋼管擠壓生產工藝過程中的穿孔工藝是指在立式穿孔機上，采用特殊形狀的穿孔頭，將實心的坯料穿孔成空心坯。而擴孔工藝則是將經預鉆孔的空心坯料在立式穿（擴）孔機上，采用特殊形狀的擴孔頭，進行空心坯的再擴孔。
實心坯的(de)穿孔(kong)和鉆孔(kong)坯的(de)擴孔(kong)，其金(jin)屬流動可以按相同的(de)圖像(xiang)來描述。
1. 實心坯料穿孔時的金屬流(liu)動
為了(le)研(yan)究在立式(shi)穿(chuan)孔(kong)機上(shang)穿(chuan)孔(kong)時金屬(shu)的流動，采用在兩端刻有坐(zuo)標網(wang)格，不帶潤滑(hua)劑的坯料鐓粗后，穿(chuan)孔(kong)“中止”，從徑向平(ping)面上(shang)取樣制作顯微(wei)磨片（圖3-27)來進行分析。
由圖3-27可以看出，穿(chuan)孔頭(tou)下端面形(xing)(xing)成倒(dao)錐(zhui)形(xing)(xing)體的(de)(de)(de)金屬“停滯(zhi)區”，其(qi)大小取決(jue)于(yu)穿(chuan)孔頭(tou)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀和所使用的(de)(de)(de)工藝潤(run)滑劑的(de)(de)(de)效果。
而從穿孔余料（圖(tu)3-28)可以(yi)看(kan)出，在(zai)其(qi)上(shang)端(duan)面（圖(tu)3-28(a))留有(you)坐標網格的痕(hen)跡，下端(duan)面（圖(tu)3-28(b))也留有(you)坐標網格的痕(hen)跡，并在(zai)其(qi)徑向斷面的顯(xian)微磨片上(shang)看(kan)得(de)出有(you)倒錐(zhui)形“停滯(zhi)區”的金屬(shu)流線痕(hen)跡（圖(tu)3-28（c))。
據上所述，對于不帶玻璃潤滑(hua)劑的(de)實心坯(pi)料穿孔工藝過程(cheng)的(de)金屬流動可(ke)做如下描述：
當穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)過程開(kai)始時，坯(pi)(pi)料(liao)進(jin)(jin)行預鐓粗，使坯(pi)(pi)料(liao)沿圓周方向金(jin)(jin)屬流動充滿穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)筒。此時，坯(pi)(pi)料(liao)直徑與穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)筒直徑相(xiang)同(tong)。當穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)桿下降(jiang)(jiang)，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)接(jie)觸坯(pi)(pi)料(liao)上端面(mian)時，由于工具與接(jie)觸坯(pi)(pi)料(liao)端面(mian)間(jian)的摩(mo)擦，在(zai)其接(jie)觸面(mian)下形成倒錐體形的“停滯區”。當穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)桿繼續下降(jiang)(jiang)時，停滯的錐體狀金(jin)(jin)屬成為穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的“前錐”，并隨著穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的向下推進(jin)(jin)，“前錐”金(jin)(jin)屬楔入坯(pi)(pi)料(liao)中心，使向徑向延伸的變形金(jin)(jin)屬沿著穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)周邊和穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)筒內壁向上流動。
在(zai)穿(chuan)(chuan)孔過程結(jie)束(shu)時(shi)，穿(chuan)(chuan)孔頭下(xia)(xia)面的(de)(de)停滯金屬留在(zai)穿(chuan)(chuan)孔余料的(de)(de)上端面。穿(chuan)(chuan)孔余料進入(ru)“封底(di)”剪(jian)切(qie)環后被切(qie)斷(duan)。而穿(chuan)(chuan)孔坯料的(de)(de)下(xia)(xia)表面則由未變形的(de)(de)金屬組成。
在(zai)(zai)(zai)穿(chuan)孔過程中，由于穿(chuan)孔頭下(xia)面(mian)部(bu)分金屬(shu)(shu)產(chan)生(sheng)最強烈的(de)(de)變形(xing)，導致坯料中心部(bu)位(wei)金屬(shu)(shu)的(de)(de)嚴重不(bu)均勻變形(xing)。穿(chuan)孔空(kong)心坯內表(biao)面(mian)金屬(shu)(shu)強烈的(de)(de)不(bu)均勻變形(xing)是最容易(yi)產(chan)生(sheng)缺陷的(de)(de)部(bu)位(wei)。因而，往(wang)往(wang)在(zai)(zai)(zai)低塑性材料管材生(sheng)產(chan)時(shi)，穿(chuan)孔空(kong)心坯在(zai)(zai)(zai)擠壓前(qian)，會進(jin)行冷卻、酸洗、檢查(cha)及(ji)磨(mo)修工序。
穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔時，玻(bo)璃潤(run)(run)(run)滑劑(ji)的(de)使(shi)(shi)(shi)用，使(shi)(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔頭下(xia)面(mian)的(de)金屬停滯(zhi)區大大減小(xiao)，甚至良好(hao)的(de)潤(run)(run)(run)滑劑(ji)可(ke)以(yi)完全取代金屬停滯(zhi)區的(de)體積。特(te)別(bie)是下(xia)端面(mian)凹(ao)(ao)形穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔頭（圖2-28)的(de)采用，使(shi)(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔頭的(de)凹(ao)(ao)形端面(mian)的(de)接觸(chu)處成為潤(run)(run)(run)滑劑(ji)的(de)“特(te)殊(shu)儲存器”，潤(run)(run)(run)滑劑(ji)的(de)熔(rong)化部分在穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔頭的(de)周圍及其(qi)與變形金屬之間被均勻(yun)地擠出一層玻(bo)璃潤(run)(run)(run)滑劑(ji)，潤(run)(run)(run)滑穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔頭和坯(pi)料的(de)內表(biao)面(mian)，以(yi)降低(di)摩擦(ca)系數(shu)，使(shi)(shi)(shi)剪切(qie)變形限制在潤(run)(run)(run)滑層的(de)范圍內，從(cong)而降低(di)了不銹鋼管(guan)坯(pi)內表(biao)面(mian)產生缺陷的(de)可(ke)能性，尤其(qi)是對于(yu)長(chang)坯(pi)料的(de)生產效果更(geng)為顯著(zhu)。
同樣，坯料(liao)的(de)外涂粉為(wei)坯料(liao)金屬與穿孔筒內(nei)襯(chen)的(de)內(nei)表面(mian)接(jie)觸提(ti)供(gong)了潤滑(hua)條件(jian)，使穿孔時的(de)摩擦力和不均勻變(bian)形區減(jian)小(xiao)，有利(li)于空(kong)心(xin)坯表面(mian)質量的(de)提(ti)高(gao)。
2. 預鉆(zhan)孔(kong)坯(pi)料擴孔(kong)時(shi)的金屬流動(dong)
預鉆孔坯(pi)料的擴孔過程(cheng)沒有(you)坯(pi)料的鐓粗(cu)工序。
擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)過程開始時(shi)，在(zai)特(te)殊(shu)形狀擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭向(xiang)下移動的作(zuo)用下，坯料(liao)(liao)(liao)金屬(shu)(shu)開始塑性流動。金屬(shu)(shu)首先(xian)向(xiang)側(ce)面(mian)擴(kuo)(kuo)張流動，至充滿坯料(liao)(liao)(liao)和穿孔(kong)(kong)筒內表面(mian)之(zhi)間的間隙。然后向(xiang)上流動。當(dang)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)時(shi)的擴(kuo)(kuo)徑力轉變為剪(jian)切力的瞬間，進(jin)行擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)余(yu)料(liao)(liao)(liao)的切除(chu)，結束整個擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)過程。
擴孔過程中各階段金屬的流動如圖3-29所(suo)示。
二、坯料穿（擴）孔時變形力的確定
1. 坯料(liao)穿孔時(shi)鐓(dui)粗力的確(que)定
表(biao)述在穿(chuan)孔筒中鐓壓(ya)圓柱體的(de)公式尚(shang)無，采用Siebel自由鍛(duan)(duan)公式來確定(ding)坯料(liao)的(de)鐓粗力(li)。一(yi)般模(mo)鍛(duan)(duan)的(de)壓(ya)力(li)為自由鍛(duan)(duan)壓(ya)力(li)的(de)一(yi)倍(bei)。根(gen)據阿亨工業大學塑性變形研究所的(de)試驗指出(chu)，鍛(duan)(duan)壓(ya)力(li)模(mo)鍛(duan)(duan)比(bi)自由鍛(duan)(duan)大一(yi)倍(bei)以(yi)上。坯料(liao)穿(chuan)孔時鐓粗力(li)的(de)計算公式如下：
尼(ni)科波爾(er)南方鋼管廠計算敦(dun)粗(cu)力的(de)簡(jian)單公式：
2. 實心坯(pi)料(liao)穿孔時穿孔力(li)的確(que)定
實(shi)心坯料穿孔時(shi)的計算公式(shi)如(ru)下：
b. 尼科波爾南方鋼管廠確(que)定穿孔力的(de)公式(shi)：
3. 預(yu)鉆孔(kong)坯(pi)料(liao)擴(kuo)孔(kong)時(shi)擴(kuo)孔(kong)力的(de)確定
預鉆孔坯料擴孔時擴孔力的計算(suan)公(gong)式如下：
尼科波爾南方鋼管廠(chang)的經驗認為：
a. 在預鉆孔(kong)坯(pi)料(liao)擴孔(kong)時(shi)，坯(pi)料(liao)在穿孔(kong)機上不進行(xing)鐓粗。其延伸系數取大于1,但比實心坯(pi)料(liao)穿孔(kong)時(shi)小。
b. 擴(kuo)孔力可以(yi)按實心坯料(liao)穿孔的公式來計算(suan)，其(qi)大小取為計算(suan)值的25%~30%.
