一、坯料穿（擴）孔(kong)時的金(jin)屬流動

 不銹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(shi)心坯的穿孔和鉆孔坯的擴孔，其金屬流動可以按相同的圖像來描(miao)述。

1. 實心坯料穿(chuan)孔時的金(jin)屬(shu)流動

  為了研究在立(li)式穿(chuan)孔(kong)機上穿(chuan)孔(kong)時金屬(shu)的流動，采用在兩(liang)端刻有坐標網格，不帶潤(run)滑劑的坯料(liao)鐓粗后，穿(chuan)孔(kong)“中(zhong)止(zhi)”，從徑向(xiang)平面上取樣制(zhi)作顯微磨(mo)片(pian)（圖3-27)來進行分析。

  由圖(tu)3-27可以看出，穿孔(kong)頭下端面形成倒錐形體的(de)金屬“停滯區”，其大小取(qu)決于穿孔(kong)頭的(de)形狀和(he)所使用的(de)工(gong)藝潤滑(hua)劑的(de)效果(guo)。

  而從穿孔余料（圖(tu)(tu)3-28)可以看(kan)出，在(zai)其(qi)上(shang)(shang)端面(mian)（圖(tu)(tu)3-28(a))留有坐標網格的(de)(de)痕(hen)跡，下(xia)端面(mian)（圖(tu)(tu)3-28(b))也留有坐標網格的(de)(de)痕(hen)跡，并在(zai)其(qi)徑向斷面(mian)的(de)(de)顯微(wei)磨片上(shang)(shang)看(kan)得出有倒錐形(xing)“停滯區(qu)”的(de)(de)金屬流線痕(hen)跡（圖(tu)(tu)3-28（c))。

  據上所述，對于(yu)不帶玻(bo)璃(li)潤滑劑(ji)的實心坯料(liao)穿孔(kong)工藝過程的金屬流動可做(zuo)如(ru)下描述：

 當穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)過(guo)程(cheng)開始(shi)時，坯料進(jin)行(xing)預鐓粗，使坯料沿(yan)圓周(zhou)方(fang)向(xiang)金(jin)(jin)屬(shu)流動充滿穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒。此(ci)時，坯料直徑(jing)與穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒直徑(jing)相同。當穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿下降，穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭接觸坯料上端(duan)面時，由于工具與接觸坯料端(duan)面間的(de)摩擦，在其接觸面下形成倒錐體(ti)形的(de)“停滯區”。當穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿繼續下降時，停滯的(de)錐體(ti)狀(zhuang)金(jin)(jin)屬(shu)成為穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭的(de)“前錐”，并隨著(zhu)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭的(de)向(xiang)下推進(jin)，“前錐”金(jin)(jin)屬(shu)楔(xie)入(ru)坯料中心(xin)，使向(xiang)徑(jing)向(xiang)延(yan)伸(shen)的(de)變形金(jin)(jin)屬(shu)沿(yan)著(zhu)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭周(zhou)邊和穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒內壁向(xiang)上流動。

 在穿(chuan)孔過程結束時，穿(chuan)孔頭下面的(de)(de)停滯金屬留在穿(chuan)孔余(yu)料(liao)的(de)(de)上(shang)端面。穿(chuan)孔余(yu)料(liao)進(jin)入(ru)“封底”剪切環后被(bei)切斷。而(er)穿(chuan)孔坯料(liao)的(de)(de)下表面則由未變形的(de)(de)金屬組成。

 在穿(chuan)孔過程(cheng)中，由于(yu)穿(chuan)孔頭下面(mian)部分金屬產(chan)(chan)生(sheng)最(zui)強烈(lie)的變形(xing)，導致坯料(liao)(liao)中心部位金屬的嚴重(zhong)不(bu)均(jun)勻(yun)變形(xing)。穿(chuan)孔空心坯內表面(mian)金屬強烈(lie)的不(bu)均(jun)勻(yun)變形(xing)是最(zui)容易產(chan)(chan)生(sheng)缺陷(xian)的部位。因而(er)，往往在低(di)塑性材(cai)料(liao)(liao)管材(cai)生(sheng)產(chan)(chan)時，穿(chuan)孔空心坯在擠壓前，會進行冷卻、酸(suan)洗、檢查及磨修工序。

穿(chuan)孔(kong)時(shi)，玻璃潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)使用，使穿(chuan)孔(kong)頭(tou)下面(mian)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)停(ting)滯(zhi)(zhi)區大大減小，甚(shen)至良好(hao)的(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)可以(yi)完全取代金(jin)(jin)屬(shu)停(ting)滯(zhi)(zhi)區的(de)(de)(de)(de)體積。特(te)別是(shi)下端面(mian)凹形穿(chuan)孔(kong)頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)(de)采(cai)用，使穿(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)凹形端面(mian)的(de)(de)(de)(de)接觸處成(cheng)為潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)“特(te)殊儲(chu)存器”，潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)熔化部分在穿(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)周圍(wei)及(ji)其(qi)與變形金(jin)(jin)屬(shu)之間被均勻地擠出(chu)一層(ceng)玻璃潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)和坯料(liao)的(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)表(biao)面(mian)，以(yi)降(jiang)低摩擦系數，使剪(jian)切變形限制在潤(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內(nei)(nei)，從(cong)而降(jiang)低了不銹鋼管坯內(nei)(nei)表(biao)面(mian)產(chan)生缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)，尤其(qi)是(shi)對(dui)于長坯料(liao)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)效果(guo)更為顯著。

同樣，坯料(liao)的外涂(tu)粉(fen)為坯料(liao)金屬與穿孔筒內襯(chen)的內表面(mian)接觸提(ti)供了(le)潤滑條件，使穿孔時的摩擦力和(he)不均勻變(bian)形區減小，有利于空(kong)心坯表面(mian)質量的提(ti)高(gao)。

 2. 預鉆孔(kong)坯料擴孔(kong)時的金屬流動

 預鉆孔(kong)坯料(liao)(liao)的(de)擴(kuo)孔(kong)過(guo)程沒(mei)有坯料(liao)(liao)的(de)鐓粗工序。

 擴孔(kong)過(guo)程開(kai)(kai)始時，在特殊形(xing)狀擴孔(kong)頭(tou)向下(xia)移動的作(zuo)用(yong)下(xia)，坯料金(jin)屬(shu)開(kai)(kai)始塑(su)性流動。金(jin)屬(shu)首先(xian)向側面擴張流動，至充滿坯料和穿孔(kong)筒內表面之間的間隙。然后向上流動。當(dang)擴孔(kong)時的擴徑力轉變為(wei)剪切力的瞬間，進行擴孔(kong)余(yu)料的切除，結束整個(ge)擴孔(kong)過(guo)程。

擴孔過(guo)程中各階段金屬(shu)的(de)流動如圖3-29所(suo)示。

二、坯料(liao)穿（擴）孔時變形力的確定

 1. 坯料(liao)穿孔(kong)時(shi)鐓粗力的確定(ding)

  表述在(zai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒中(zhong)鐓(dui)壓(ya)(ya)圓(yuan)柱體(ti)的(de)公式(shi)尚無，采用Siebel自由鍛(duan)公式(shi)來確定坯料的(de)鐓(dui)粗(cu)(cu)力(li)。一般模鍛(duan)的(de)壓(ya)(ya)力(li)為自由鍛(duan)壓(ya)(ya)力(li)的(de)一倍。根據阿(a)亨工業大學(xue)塑性變形研究所的(de)試驗指出，鍛(duan)壓(ya)(ya)力(li)模鍛(duan)比自由鍛(duan)大一倍以上。坯料穿(chuan)(chuan)孔(kong)時(shi)鐓(dui)粗(cu)(cu)力(li)的(de)計(ji)算公式(shi)如(ru)下：

尼科波爾南(nan)方鋼管廠計算敦粗力(li)的(de)簡單(dan)公式：

2. 實心(xin)坯料穿孔時穿孔力的確定

 實心坯料(liao)穿(chuan)孔時的計(ji)算公式如下：

 b. 尼(ni)科波爾南方鋼管廠確定穿孔(kong)力的公式：

3. 預鉆孔坯料擴孔時擴孔力(li)的確定

 預鉆孔(kong)坯料擴孔(kong)時擴孔(kong)力的計算公式如下：

 尼科波爾南方鋼管廠的經驗認(ren)為：

  a. 在(zai)預(yu)鉆孔坯(pi)(pi)料(liao)(liao)擴孔時，坯(pi)(pi)料(liao)(liao)在(zai)穿(chuan)孔機上(shang)不進行鐓粗。其延(yan)伸系(xi)數取大于1,但比(bi)實心坯(pi)(pi)料(liao)(liao)穿(chuan)孔時小。

  b. 擴孔力可以按實心坯(pi)料穿孔的(de)公(gong)式來計算(suan)，其(qi)大小取為計算(suan)值(zhi)的(de)25%~30%.