一、坯料穿（擴）孔時的(de)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。
實心坯的(de)穿孔和鉆孔坯的(de)擴孔，其(qi)金屬流動(dong)可以按(an)相同的(de)圖像來描述。
1. 實心坯料穿孔時(shi)的(de)金屬(shu)流動
為(wei)了研(yan)究在(zai)立式(shi)穿(chuan)(chuan)孔機上(shang)穿(chuan)(chuan)孔時金(jin)屬的流(liu)動(dong)，采用在(zai)兩(liang)端刻有坐標網(wang)格，不帶(dai)潤滑劑的坯(pi)料(liao)鐓粗(cu)后，穿(chuan)(chuan)孔“中止(zhi)”，從徑向平面上(shang)取(qu)樣(yang)制作(zuo)顯微磨(mo)片（圖3-27)來(lai)進行分(fen)析。
由(you)圖3-27可以看(kan)出(chu)，穿(chuan)(chuan)孔頭下端面形(xing)成倒錐形(xing)體的金屬“停(ting)滯區”，其大小取決于穿(chuan)(chuan)孔頭的形(xing)狀和所使用的工藝(yi)潤滑劑的效果(guo)。
而從穿(chuan)孔余料（圖(tu)3-28)可以看出，在(zai)其上端(duan)面（圖(tu)3-28(a))留(liu)有坐標網(wang)格(ge)(ge)的(de)(de)痕跡(ji)，下端(duan)面（圖(tu)3-28(b))也留(liu)有坐標網(wang)格(ge)(ge)的(de)(de)痕跡(ji)，并在(zai)其徑向斷面的(de)(de)顯(xian)微磨片上看得出有倒(dao)錐形“停滯(zhi)區”的(de)(de)金屬(shu)流線痕跡(ji)（圖(tu)3-28（c))。
據上(shang)所(suo)述，對于不帶玻璃(li)潤滑劑的實心(xin)坯(pi)料穿(chuan)孔工藝過程的金(jin)屬流動可做如下描(miao)述：
當(dang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)過程開始時，坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)進(jin)(jin)行預鐓粗，使坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)沿圓周(zhou)(zhou)方向(xiang)金(jin)屬流動(dong)充(chong)滿穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)。此時，坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)直徑與穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)直徑相同。當(dang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿下降，穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)接觸坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)上端(duan)面時，由于工具與接觸坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)端(duan)面間的摩擦，在(zai)其(qi)接觸面下形成(cheng)倒錐(zhui)(zhui)體形的“停滯區”。當(dang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿繼續下降時，停滯的錐(zhui)(zhui)體狀金(jin)屬成(cheng)為穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的“前錐(zhui)(zhui)”，并隨著(zhu)(zhu)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的向(xiang)下推進(jin)(jin)，“前錐(zhui)(zhui)”金(jin)屬楔(xie)入(ru)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)中心，使向(xiang)徑向(xiang)延伸的變形金(jin)屬沿著(zhu)(zhu)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)周(zhou)(zhou)邊和穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)內壁(bi)向(xiang)上流動(dong)。
在穿孔(kong)過程(cheng)結束時，穿孔(kong)頭(tou)下面的停滯金屬(shu)留(liu)在穿孔(kong)余料的上(shang)端(duan)面。穿孔(kong)余料進入“封底(di)”剪切環(huan)后被切斷。而(er)穿孔(kong)坯料的下表面則由(you)未變形的金屬(shu)組成。
在(zai)(zai)穿(chuan)孔過程中(zhong)，由于穿(chuan)孔頭下面部(bu)分金屬產生最(zui)強烈(lie)的(de)(de)變形，導致(zhi)坯料中(zhong)心(xin)(xin)部(bu)位金屬的(de)(de)嚴重不均勻變形。穿(chuan)孔空(kong)心(xin)(xin)坯內表面金屬強烈(lie)的(de)(de)不均勻變形是最(zui)容易(yi)產生缺(que)陷的(de)(de)部(bu)位。因而，往(wang)往(wang)在(zai)(zai)低塑性材料管材生產時，穿(chuan)孔空(kong)心(xin)(xin)坯在(zai)(zai)擠壓前(qian)，會進(jin)行(xing)冷卻、酸(suan)洗(xi)、檢查及磨修工序。
穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)時，玻璃潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)，使(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)下面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)停滯(zhi)區大大減小(xiao)，甚至良好的(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)(ji)可以(yi)完(wan)全取(qu)代金屬(shu)停滯(zhi)區的(de)(de)(de)(de)(de)體積。特(te)別是下端(duan)面(mian)凹(ao)形(xing)(xing)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)用(yong)，使(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)凹(ao)形(xing)(xing)端(duan)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)接觸處成(cheng)為潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)“特(te)殊儲存器(qi)”，潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)化部分在穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)周圍及其與變形(xing)(xing)金屬(shu)之間(jian)被均勻(yun)地擠(ji)出一層玻璃潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)(ji)，潤(run)(run)滑(hua)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)和坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)內表(biao)面(mian)，以(yi)降低摩擦(ca)系數(shu)，使(shi)剪切變形(xing)(xing)限制(zhi)在潤(run)(run)滑(hua)層的(de)(de)(de)(de)(de)范圍內，從而降低了不銹鋼(gang)管坯(pi)內表(biao)面(mian)產生(sheng)缺(que)陷的(de)(de)(de)(de)(de)可能性，尤其是對于(yu)長(chang)坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產效果更為顯著(zhu)。
同樣，坯(pi)(pi)料(liao)的(de)(de)外(wai)涂粉為坯(pi)(pi)料(liao)金屬與穿(chuan)孔筒內襯(chen)的(de)(de)內表面接(jie)觸提供了(le)潤滑條件，使穿(chuan)孔時的(de)(de)摩擦(ca)力和不均(jun)勻變(bian)形區減小，有利于空心坯(pi)(pi)表面質量的(de)(de)提高。
2. 預鉆孔(kong)(kong)坯料擴孔(kong)(kong)時的金屬流動
預鉆孔坯料(liao)的(de)擴孔過程沒有坯料(liao)的(de)鐓粗工序。
擴(kuo)孔(kong)過(guo)程開始時，在特殊形狀擴(kuo)孔(kong)頭(tou)向下移動(dong)(dong)的(de)(de)作(zuo)用下，坯料(liao)金屬(shu)(shu)開始塑(su)性流(liu)動(dong)(dong)。金屬(shu)(shu)首先向側面(mian)(mian)擴(kuo)張流(liu)動(dong)(dong)，至充滿坯料(liao)和穿孔(kong)筒內表面(mian)(mian)之間的(de)(de)間隙。然后向上流(liu)動(dong)(dong)。當擴(kuo)孔(kong)時的(de)(de)擴(kuo)徑力(li)轉變為剪切力(li)的(de)(de)瞬(shun)間，進行(xing)擴(kuo)孔(kong)余料(liao)的(de)(de)切除，結束整個擴(kuo)孔(kong)過(guo)程。
擴(kuo)孔過程中各階段金屬的流動如圖3-29所示(shi)。
二、坯料穿（擴）孔時變形力(li)的確定
1. 坯料(liao)穿孔時鐓粗力的確定
表述在穿(chuan)孔筒中鐓壓(ya)圓柱(zhu)體的(de)(de)公式尚無，采用Siebel自由(you)鍛(duan)公式來確定坯料的(de)(de)鐓粗(cu)(cu)力(li)。一般模(mo)鍛(duan)的(de)(de)壓(ya)力(li)為自由(you)鍛(duan)壓(ya)力(li)的(de)(de)一倍。根據阿亨工業大(da)學(xue)塑性變形(xing)研究(jiu)所的(de)(de)試(shi)驗指出，鍛(duan)壓(ya)力(li)模(mo)鍛(duan)比自由(you)鍛(duan)大(da)一倍以上。坯料穿(chuan)孔時鐓粗(cu)(cu)力(li)的(de)(de)計算公式如下：
尼科波(bo)爾南方鋼(gang)管(guan)廠計算(suan)敦(dun)粗力的簡單(dan)公式：
2. 實心坯料穿孔(kong)時穿孔(kong)力(li)的確定
實心坯料穿孔時的計算公(gong)式如下：
b. 尼科波爾(er)南方(fang)鋼管(guan)廠(chang)確定穿孔力的公式：
3. 預鉆孔坯(pi)料擴孔時擴孔力(li)的確定
預鉆孔(kong)(kong)坯料擴(kuo)孔(kong)(kong)時擴(kuo)孔(kong)(kong)力的計算公式如(ru)下(xia)：
尼科波爾南方鋼管廠的經驗認為：
a. 在預鉆孔坯(pi)料(liao)擴孔時(shi)，坯(pi)料(liao)在穿(chuan)孔機(ji)上不進行鐓(dui)粗。其延伸系數(shu)取大于1,但比實心坯(pi)料(liao)穿(chuan)孔時(shi)小(xiao)。
b. 擴孔力可以按實心坯料穿(chuan)孔的公式來計(ji)算(suan)，其大小取為(wei)計(ji)算(suan)值的25%~30%.
