不銹鋼管坯料在穿孔機上直接穿孔的工藝，適用于空心坯直徑大于100mm的孔。因為空心坯的內孔大于100mm時，預鉆孔的金屬消耗太大，影響擠壓不銹鋼管的經濟性。而內孔直徑大于100mm的空心坯，穿孔時采用的芯棒直徑比較大。因此，穿孔芯棒能承受壓力的剛性和穩定性增加，提高了穿孔芯棒承受極限穿孔力的能力。采用穿孔工藝時，不僅能獲得高質量的空心坯，同時提高了擠壓不銹(xiu)鋼管(guan)的成材率。
對于空心坯直徑超過150mm的孔，采用擴孔工藝是不合適的。因為在這種情況下，需要預鉆孔的直徑超過35mm,增加了金屬消耗。如果采用二次擴孔工藝，則又要影響機組的生產率。穿孔的空心坯規格與穿孔力和被加工的材料以及擠壓機的產品大綱有關。不同能力的穿孔機所采用的最大不銹鋼管坯料(liao)的尺寸如下：
穿孔機的(de)能力／MN 9 12 20 25
坯料最(zui)大直徑／mm 270 310 400 480
空(kong)心坯最大長度／mm 700 1000 1250 1400
穿孔時，為(wei)了減(jian)小(xiao)坯料(liao)與(yu)穿孔筒內(nei)襯之(zhi)間的(de)(de)間隙，坯料(liao)需經過預鐓粗工序，目的(de)(de)是為(wei)了提高穿孔后(hou)空心坯的(de)(de)同心度(du)和減(jian)小(xiao)空心壞內(nei)孔的(de)(de)彎曲度(du)，此外還滿足以下條(tiao)件：
對于碳素鋼(gang)和合(he)金(jin)鋼(gang)，坯料和穿孔筒內襯直徑之差6~15mm;
對于不(bu)銹(xiu)鋼和高合金鋼，坯料和穿孔筒內襯直徑之差2~3mm。
同時(shi)，還須考(kao)慮(lv)到在坯料裝(zhuang)入穿孔筒時(shi)，厚度約為1mm的潤滑劑(ji)層不被擦掉(diao)。
為了使(shi)還料(liao)在(zai)穿孔筒內襯中(zhong)的(de)對中(zhong)，經(jing)常把內襯做成不(bu)大的(de)錐(zhui)度（1：500).這也便(bian)于在(zai)推出坯料(liao)時，空心壞能順利退出。
穿孔時的延伸系數 μpt 等于敦粗時的延伸系數 μf 和穿孔時的延伸系數 μp 的乘積：
μpt = μt μp (2 -11)
其中，每(mei)一個(ge)系(xi)數都被(bei)定義為坯料的(de)(de)(de)原(yuan)始面積(ji)(ji)和變形(xing)后的(de)(de)(de)面積(ji)(ji)的(de)(de)(de)比(bi)值(zhi)。因(yin)此，可以(yi)通過工藝工具尺寸的(de)(de)(de)延伸系(xi)數完成以(yi)下形(xing)式(shi)：
在預鉆孔坯料直接擴孔時，擴孔力可以按照實心坯料穿孔的公式計算，取低于其25%~30%的穿孔力。坯料在鐓粗和穿孔過程中，其長度發生兩次變化，鐓粗后坯料被壓縮變短，其期向減小的體積等于徑向增加的體積。穿孔之后，坯料長度變長，軸向增長的體積等于穿孔頭所穿出的整個內孔的體積。制定工藝制度時，可按下式確定鐓粗坯料的長度和穿孔后坯料的長度：Lp:
根據尼科波爾南方鋼管廠的經驗，在無對中的穿孔桿自由穿孔芯棒穿孔時，穿孔芯棒的強度安全系數的選擇不能小于4。在實心坯料進行穿孔時，影響穿孔后空心坯同心度和內孔彎曲度，進而導致在擠壓時影響到擠壓鋼管壁厚不均度極限值的重要參數是空心坯長度Lz與其內孔的直徑dz的比值。
一般情況下，為了確保空心坯的同心度和其內孔的直線度，將參數Lz/dz值限制在以下范圍內：對于實心坯料穿孔時，Lx/dx=5~7;碳鋼穿孔時為7; 不銹鋼穿孔時為5~6.
根據關于空心坯長度與其內徑之比對于321不銹(xiu)鋼坯料穿孔后空心坯壁厚不均影響的試驗結果顯示，隨著Lx/dx的比值從4.4增大到6.1時，穿孔后空心坯的壁厚不均增大到15%.
當坯(pi)(pi)料和(he)穿孔(kong)筒內襯(chen)之間(jian)的間(jian)隙增(zeng)大(da)，而穿孔(kong)前(qian)坯(pi)(pi)料又沒(mei)有(you)充分(fen)鐓(dui)粗，穿孔(kong)后(hou)空(kong)心坯(pi)(pi)的壁(bi)厚(hou)不均增(zeng)大(da)。如果間(jian)隙從3mm增(zeng)大(da)至15mm,則空(kong)心坯(pi)(pi)的壁(bi)厚(hou)不均提高到5%~15%.
當(dang)坯料鐓粗(cu)時，在金屬(shu)中(zhong)要(yao)達到為完(wan)全充(chong)滿間隙(xi)所(suo)足夠的(de)單位(wei)壓力(li)(li)，但又不(bu)能(neng)使工(gong)具超負荷。對(dui)于321不(bu)銹鋼，鐓粗(cu)最佳的(de)單位(wei)壓力(li)(li)值(zhi)計算得出為100~150MPa,否則，將使空心坯的(de)壁厚(hou)不(bu)均增大。
采用(yong)圖2-29所示(shi)斷面形(xing)狀的穿孔(kong)頭作為實(shi)(shi)心坯(pi)料的穿孔(kong)工具時，得到的穿孔(kong)空心坯(pi)的壁厚(hou)不(bu)均(jun)較小(xiao)。這已經在生產實(shi)(shi)踐(jian)中(zhong)得到證實(shi)(shi)。
坯(pi)料穿(chuan)孔時(shi)，穿(chuan)孔頭(tou)承受(shou)最(zui)繁(fan)重的(de)工(gong)作(zuo)條件(jian)，其工(gong)作(zuo)帶和(he)(he)沿外徑的(de)棱(leng)(leng)(leng)緣，即側面和(he)(he)端面的(de)圓角承受(shou)最(zui)大的(de)加(jia)熱和(he)(he)磨(mo)(mo)損(sun)（圖2-30),棱(leng)(leng)(leng)緣的(de)磨(mo)(mo)損(sun)引起穿(chuan)孔空(kong)心坯(pi)的(de)壁厚(hou)不均(jun)(jun)勻。而當(dang)這種(zhong)棱(leng)(leng)(leng)緣磨(mo)(mo)損(sun)不均(jun)(jun)衡(heng)，甚至(zhi)是單方面的(de)磨(mo)(mo)損(sun)時(shi)，對產生空(kong)心坯(pi)壁厚(hou)不均(jun)(jun)勻的(de)影響將特別嚴重。
一般采(cai)用(yong)(yong)熱穩定性(xing)好(hao)、鎢含量高(gao)的鋼來制造(zao)穿孔頭，如3Cr2W8V、4Cr5W2VSi、35Cr5WMoSi、Ni12等(deng)鋼種，并用(yong)(yong)制造(zao)穿孔芯棒(bang)的余料(liao)來制造(zao)。其用于穿(chuan)孔不銹(xiu)鋼坯料時，穿(chuan)孔頭的使用壽命不超過30~40次(ci)／只(zhi)。
生(sheng)產(chan)中，輪流地利用安裝在(zai)(zai)穿孔(kong)芯(xin)棒上的(de)(de)成套(tao)穿孔(kong)頭（由10~15個組成）是最有效的(de)(de)。穿孔(kong)芯(xin)棒采用不同的(de)(de)對中系統對空(kong)(kong)心(xin)坯壁(bi)厚(hou)不均(jun)(jun)有影響。坯料經過定心(xin)的(de)(de)穿孔(kong)墊鐓(dui)粗和穿孔(kong)之后，得到(dao)的(de)(de)空(kong)(kong)心(xin)坯的(de)(de)壁(bi)厚(hou)不均(jun)(jun)最小。僅極少數空(kong)(kong)心(xin)坯的(de)(de)壁(bi)厚(hou)不均(jun)(jun)達(da)到(dao)3mm.在(zai)(zai)這種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，空(kong)(kong)心(xin)坯長度L,與內(nei)徑d,之比可以增大至(zhi)7。
為了消(xiao)除穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭側面和端面棱緣的(de)不均勻磨損，減(jian)小穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)空心坯(pi)的(de)壁厚(hou)不均，在現代化穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機上(shang)，采用了鐓(dui)(dui)粗桿(gan)(gan)和穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)芯(xin)棒運動的(de)套管系統(tong)（圖2-31)。坯(pi)料鐓(dui)(dui)粗后，鐓(dui)(dui)粗桿(gan)(gan)不返回，而是繼續壓在坯(pi)料上(shang)，這樣(yang)可(ke)以(yi)讓穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)芯(xin)棒精(jing)確地(di)對準坯(pi)料中心，并減(jian)小穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)芯(xin)棒的(de)自由長度(du)。
采(cai)用波狀的穿孔(kong)(kong)頭進(jin)行穿孔(kong)(kong)時(shi)，實現了穿孔(kong)(kong)頭對(dui)于穿孔(kong)(kong)坯料的附加(jia)定心(xin)。穿孔(kong)(kong)時(shi)借助(zhu)于插在(zai)穿孔(kong)(kong)頭切口上(shang)(shang)的彈簧，將穿孔(kong)(kong)頭固定在(zai)穿孔(kong)(kong)桿上(shang)(shang)。
帶(dai)有穿孔桿在(zai)套管系統中運動(dong)的穿孔機上的穿孔頭，其使用條件十分惡劣，穩定性能良好的高鎢鋼制造，如4Cr5W2VSi和(he)3Cr2W8V或H13等。
可以將(jiang)穿孔(kong)頭(tou)和高(gao)溫壞料的接觸表面做(zuo)成有圓弧倒(dao)棱的凹(ao)面（圖2-32)這樣可以保證在整個穿孔(kong)周期中，潤滑劑均勻地進入變形區，以提高(gao)穿孔(kong)后空心坯的質(zhi)量。
加熱溫度(du)及(ji)其(qi)在坯(pi)料中分布的均勻(yun)性對穿孔(kong)后空心(xin)(xin)坯(pi)壁(bi)厚不均的影響(xiang)試險表明：溫度(du)從1160℃升高到1225℃穿孔(kong)時，空心(xin)(xin)坯(pi)的平均壁(bi)厚不均值下降(jiang)了36.5%.這是由于穿孔(kong)力下降(jiang)所致。
穿(chuan)孔前，不(bu)銹(xiu)鋼管坯(pi)料(liao)的(de)(de)加熱(re)(re)溫度(du)(du)應該是(shi)(shi)均勻(yun)的(de)(de)，但(dan)要做(zuo)到(dao)加熱(re)(re)溫度(du)(du)絕對均勻(yun)是(shi)(shi)不(bu)現實(shi)的(de)(de)。一般當坯(pi)料(liao)橫截(jie)面(mian)上的(de)(de)溫差不(bu)超(chao)過30℃時，得(de)到(dao)的(de)(de)結(jie)果是(shi)(shi)可以(yi)令人滿意(yi)的(de)(de)。這是(shi)(shi)由于加熱(re)(re)到(dao)高溫的(de)(de)坯(pi)料(liao)在(zai)輸送過程中(zhong)，低溫區通過熱(re)(re)傳導(dao)而使(shi)溫度(du)(du)得(de)到(dao)補(bu)償。但(dan)在(zai)感應加熱(re)(re)爐(lu)中(zhong)加熱(re)(re)的(de)(de)坯(pi)料(liao)端部溫度(du)(du)降低，引起坯(pi)料(liao)在(zai)長度(du)(du)上，尤其是(shi)(shi)端面(mian)溫差增(zeng)大時，會(hui)導(dao)致穿(chuan)孔后空心坯(pi)壁厚(hou)不(bu)均和內孔彎(wan)曲度(du)(du)增(zeng)加。
此外，穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)(de)形狀不(bu)正確，穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)和穿(chuan)孔(kong)(kong)對中模的(de)(de)間隙(xi)不(bu)當(dang)等(deng)，都會導(dao)致空(kong)心(xin)坯(pi)壁厚(hou)不(bu)均或內孔(kong)(kong)彎(wan)曲。但當(dang)穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)帶有(you)導(dao)向的(de)(de)尖頭(tou)(tou)時，可以減小空(kong)心(xin)坯(pi)偏(pian)心(xin)或內孔(kong)(kong)彎(wan)曲缺陷(xian)。
采用帶(dai)有定心(xin)孔(kong)的實心(xin)坯(pi)料穿(chuan)孔(kong)，也可以提(ti)高穿(chuan)孔(kong)后空心(xin)坯(pi)的同心(xin)度(du)和內(nei)孔(kong)的平直度(du)。定心(xin)孔(kong)的直徑(jing)大小與穿(chuan)孔(kong)頭(tou)頭(tou)部導向尖(jian)的直徑(jing)相匹配(pei)，定心(xin)孔(kong)的深度(du)為不銹鋼管坯(pi)料上部端面起(qi)1/4~1/3坯(pi)長(chang)。這(zhe)是由于在(zai)坯(pi)料穿(chuan)孔(kong)的不穩定階段，定心(xin)孔(kong)的導向作用對(dui)穿(chuan)孔(kong)后空心(xin)壞(huai)的質量起(qi)到(dao)事(shi)半功倍的效果(guo)所(suo)致。
