一、坯料穿（擴）孔時的(de)金屬流(liu)動
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(xin)坯的穿孔和鉆孔坯的擴孔，其金(jin)屬(shu)流動可以按相(xiang)同的圖像(xiang)來描述。
1. 實心坯(pi)料穿孔時(shi)的金屬流動
為了研(yan)究在(zai)立式穿(chuan)孔機上(shang)穿(chuan)孔時金屬的流動，采用在(zai)兩(liang)端(duan)刻有坐標網(wang)格，不帶潤滑(hua)劑的坯料鐓粗后(hou)，穿(chuan)孔“中止”，從徑向平(ping)面上(shang)取(qu)樣(yang)制(zhi)作顯微磨(mo)片（圖3-27)來(lai)進(jin)行(xing)分析。
由圖3-27可以看(kan)出(chu)，穿(chuan)孔頭下端面形成(cheng)倒錐形體的(de)金屬“停(ting)滯區”，其大小取決于穿(chuan)孔頭的(de)形狀和所使用的(de)工藝潤滑劑的(de)效果。
而從穿孔余料(liao)（圖(tu)3-28)可以看出，在其(qi)上(shang)端(duan)面（圖(tu)3-28(a))留有坐標網格(ge)的痕(hen)(hen)跡(ji)(ji)(ji)，下端(duan)面（圖(tu)3-28(b))也(ye)留有坐標網格(ge)的痕(hen)(hen)跡(ji)(ji)(ji)，并在其(qi)徑向(xiang)斷面的顯微磨片上(shang)看得出有倒錐形“停滯區”的金屬流線痕(hen)(hen)跡(ji)(ji)(ji)（圖(tu)3-28（c))。
據上(shang)所述，對于不帶玻璃潤滑劑的實(shi)心(xin)坯(pi)料穿孔工(gong)藝過程(cheng)的金屬流動可(ke)做如下描述：
當穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)過(guo)程開始時(shi)，坯(pi)(pi)(pi)料進行預鐓粗，使坯(pi)(pi)(pi)料沿(yan)圓周方向金(jin)屬(shu)(shu)流動充(chong)滿穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)筒(tong)。此時(shi)，坯(pi)(pi)(pi)料直徑(jing)與(yu)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)筒(tong)直徑(jing)相(xiang)同。當穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)桿下(xia)(xia)降，穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)接(jie)觸(chu)坯(pi)(pi)(pi)料上端面時(shi)，由(you)于(yu)工具與(yu)接(jie)觸(chu)坯(pi)(pi)(pi)料端面間的(de)摩(mo)擦，在其接(jie)觸(chu)面下(xia)(xia)形(xing)成倒錐體(ti)形(xing)的(de)“停(ting)滯(zhi)區”。當穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)桿繼續下(xia)(xia)降時(shi)，停(ting)滯(zhi)的(de)錐體(ti)狀金(jin)屬(shu)(shu)成為穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)“前(qian)錐”，并隨著穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)向下(xia)(xia)推進，“前(qian)錐”金(jin)屬(shu)(shu)楔(xie)入(ru)坯(pi)(pi)(pi)料中心，使向徑(jing)向延(yan)伸的(de)變形(xing)金(jin)屬(shu)(shu)沿(yan)著穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)周邊和穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)筒(tong)內壁(bi)向上流動。
在(zai)(zai)穿(chuan)(chuan)孔過程結束(shu)時，穿(chuan)(chuan)孔頭下面(mian)的(de)(de)停滯金屬留在(zai)(zai)穿(chuan)(chuan)孔余(yu)料(liao)的(de)(de)上端(duan)面(mian)。穿(chuan)(chuan)孔余(yu)料(liao)進入“封底(di)”剪切(qie)環后被切(qie)斷。而穿(chuan)(chuan)孔坯料(liao)的(de)(de)下表面(mian)則由未變形的(de)(de)金屬組成。
在(zai)(zai)穿孔(kong)過程(cheng)中(zhong)，由于穿孔(kong)頭(tou)下面部分金(jin)屬(shu)產(chan)生最(zui)強烈的(de)變(bian)形，導(dao)致坯(pi)料中(zhong)心部位金(jin)屬(shu)的(de)嚴重(zhong)不(bu)均勻(yun)(yun)變(bian)形。穿孔(kong)空(kong)(kong)心坯(pi)內表面金(jin)屬(shu)強烈的(de)不(bu)均勻(yun)(yun)變(bian)形是最(zui)容易產(chan)生缺陷(xian)的(de)部位。因而，往(wang)往(wang)在(zai)(zai)低塑性材料管材生產(chan)時，穿孔(kong)空(kong)(kong)心坯(pi)在(zai)(zai)擠(ji)壓前，會進行冷卻、酸洗、檢查及磨修工序。
穿孔(kong)(kong)時(shi)，玻(bo)璃(li)潤(run)(run)滑劑的(de)(de)使用，使穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)下(xia)面(mian)(mian)的(de)(de)金屬停(ting)滯區大大減(jian)小，甚至良好的(de)(de)潤(run)(run)滑劑可以(yi)完全取代金屬停(ting)滯區的(de)(de)體積。特(te)別(bie)是(shi)下(xia)端(duan)面(mian)(mian)凹形(xing)(xing)穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)（圖2-28)的(de)(de)采用，使穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)(de)凹形(xing)(xing)端(duan)面(mian)(mian)的(de)(de)接觸處成(cheng)為(wei)潤(run)(run)滑劑的(de)(de)“特(te)殊(shu)儲存器(qi)”，潤(run)(run)滑劑的(de)(de)熔(rong)化部分在(zai)穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)(de)周圍及其與變(bian)形(xing)(xing)金屬之間被均勻地擠出(chu)一層玻(bo)璃(li)潤(run)(run)滑劑，潤(run)(run)滑穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)和坯料的(de)(de)內表(biao)面(mian)(mian)，以(yi)降(jiang)(jiang)低摩擦系數，使剪切變(bian)形(xing)(xing)限制(zhi)在(zai)潤(run)(run)滑層的(de)(de)范(fan)圍內，從(cong)而(er)降(jiang)(jiang)低了不銹鋼管坯內表(biao)面(mian)(mian)產生缺(que)陷的(de)(de)可能(neng)性(xing)，尤其是(shi)對于長坯料的(de)(de)生產效果更(geng)為(wei)顯著。
同樣，坯(pi)料(liao)的外涂粉為坯(pi)料(liao)金屬與穿孔筒內(nei)襯的內(nei)表(biao)面(mian)(mian)接(jie)觸提供了潤滑條件，使穿孔時的摩擦力和不均(jun)勻變形區減小，有利于(yu)空心(xin)坯(pi)表(biao)面(mian)(mian)質量的提高(gao)。
2. 預鉆孔(kong)坯料(liao)擴孔(kong)時(shi)的金屬流動
預(yu)鉆孔坯料的擴孔過(guo)程沒有(you)坯料的鐓(dui)粗工序。
擴(kuo)孔過程(cheng)開(kai)始時，在特殊形狀擴(kuo)孔頭向(xiang)下移動(dong)(dong)的作用下，坯料金屬開(kai)始塑(su)性(xing)流(liu)動(dong)(dong)。金屬首(shou)先向(xiang)側面(mian)擴(kuo)張流(liu)動(dong)(dong)，至(zhi)充滿坯料和(he)穿(chuan)孔筒內表面(mian)之間(jian)的間(jian)隙。然(ran)后向(xiang)上流(liu)動(dong)(dong)。當擴(kuo)孔時的擴(kuo)徑力轉變(bian)為剪切(qie)力的瞬間(jian)，進行擴(kuo)孔余料的切(qie)除，結束整個擴(kuo)孔過程(cheng)。
擴孔過程中各階段金(jin)屬的流動如圖(tu)3-29所示。
二、坯(pi)料(liao)穿(chuan)（擴）孔時變(bian)形力的確定
1. 坯料穿孔時鐓粗力(li)的確定(ding)
表述在穿孔筒(tong)中(zhong)鐓(dui)壓(ya)圓(yuan)柱體的(de)公(gong)式尚無，采用Siebel自(zi)由(you)鍛公(gong)式來確定(ding)坯(pi)料(liao)的(de)鐓(dui)粗力(li)(li)。一(yi)般模(mo)鍛的(de)壓(ya)力(li)(li)為自(zi)由(you)鍛壓(ya)力(li)(li)的(de)一(yi)倍(bei)。根據(ju)阿亨工(gong)業(ye)大學塑性變形研究所(suo)的(de)試驗指出，鍛壓(ya)力(li)(li)模(mo)鍛比自(zi)由(you)鍛大一(yi)倍(bei)以上。坯(pi)料(liao)穿孔時鐓(dui)粗力(li)(li)的(de)計算公(gong)式如下：
尼科(ke)波(bo)爾南方鋼管廠計(ji)算敦粗力的簡單公式：
2. 實心(xin)坯料穿孔時穿孔力(li)的(de)確定(ding)
實心坯料穿孔時的計算公式如下：
b. 尼(ni)科波爾南方鋼(gang)管廠確定穿孔力的公式：
3. 預鉆孔(kong)坯料(liao)擴孔(kong)時擴孔(kong)力的確定
預鉆孔(kong)坯料(liao)擴孔(kong)時擴孔(kong)力的計算公式如(ru)下：
尼(ni)科波爾南方鋼管廠的經(jing)驗認(ren)為(wei)：
a. 在預鉆孔坯(pi)料擴孔時(shi)，坯(pi)料在穿孔機上不進行鐓粗。其(qi)延伸(shen)系數取大于1,但比實心坯(pi)料穿孔時(shi)小。
b. 擴孔(kong)力可以按實心(xin)坯(pi)料(liao)穿孔(kong)的(de)公式來計算，其大小取為計算值的(de)25%~30%.
