一、坯料穿（擴）孔時的金屬流動

 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)(de)穿孔(kong)和(he)鉆(zhan)孔(kong)坯的(de)(de)擴(kuo)孔(kong)，其金屬(shu)流動可以(yi)按相同的(de)(de)圖像來描(miao)述。

1. 實心坯料穿孔時的金屬(shu)流動

  為了研究在(zai)立(li)式穿(chuan)(chuan)孔機上穿(chuan)(chuan)孔時金屬的流動，采用(yong)在(zai)兩端(duan)刻(ke)有坐標(biao)網格，不帶潤滑劑的坯(pi)料鐓粗后，穿(chuan)(chuan)孔“中(zhong)止”，從徑(jing)向平面上取(qu)樣制作顯微磨片（圖3-27)來進行(xing)分析。

  由(you)圖3-27可以(yi)看(kan)出，穿孔頭下端(duan)面形成倒錐形體的(de)金屬“停滯區”，其大(da)小取決于穿孔頭的(de)形狀和所使用的(de)工藝潤(run)滑劑的(de)效果。

  而從穿孔余料（圖(tu)(tu)3-28)可以看出，在其上端面（圖(tu)(tu)3-28(a))留有坐(zuo)(zuo)標(biao)網(wang)格的(de)痕跡，下端面（圖(tu)(tu)3-28(b))也(ye)留有坐(zuo)(zuo)標(biao)網(wang)格的(de)痕跡，并在其徑向斷面的(de)顯微磨(mo)片(pian)上看得出有倒錐(zhui)形“停滯(zhi)區”的(de)金屬(shu)流線(xian)痕跡（圖(tu)(tu)3-28（c))。

  據(ju)上所述(shu)，對于不帶玻璃潤滑劑的實(shi)心坯料穿孔工藝(yi)過程(cheng)的金屬流動可做如下(xia)描述(shu)：

 當(dang)穿(chuan)孔過(guo)程(cheng)開始(shi)時(shi)(shi)，坯(pi)料(liao)(liao)進行預鐓粗(cu)，使坯(pi)料(liao)(liao)沿圓周(zhou)方向(xiang)金(jin)屬(shu)流動充滿穿(chuan)孔筒(tong)。此時(shi)(shi)，坯(pi)料(liao)(liao)直(zhi)(zhi)徑與(yu)(yu)穿(chuan)孔筒(tong)直(zhi)(zhi)徑相同。當(dang)穿(chuan)孔桿下(xia)(xia)降，穿(chuan)孔頭(tou)接觸(chu)坯(pi)料(liao)(liao)上端面時(shi)(shi)，由于工具與(yu)(yu)接觸(chu)坯(pi)料(liao)(liao)端面間(jian)的(de)摩擦，在(zai)其接觸(chu)面下(xia)(xia)形成倒錐(zhui)體形的(de)“停(ting)滯(zhi)區”。當(dang)穿(chuan)孔桿繼續下(xia)(xia)降時(shi)(shi)，停(ting)滯(zhi)的(de)錐(zhui)體狀金(jin)屬(shu)成為穿(chuan)孔頭(tou)的(de)“前錐(zhui)”，并隨著穿(chuan)孔頭(tou)的(de)向(xiang)下(xia)(xia)推(tui)進，“前錐(zhui)”金(jin)屬(shu)楔入(ru)坯(pi)料(liao)(liao)中心，使向(xiang)徑向(xiang)延伸(shen)的(de)變形金(jin)屬(shu)沿著穿(chuan)孔頭(tou)周(zhou)邊和(he)穿(chuan)孔筒(tong)內壁向(xiang)上流動。

 在穿孔(kong)(kong)過程(cheng)結束時，穿孔(kong)(kong)頭(tou)下面的(de)停滯金屬留在穿孔(kong)(kong)余料的(de)上端面。穿孔(kong)(kong)余料進入“封底”剪(jian)切環后被(bei)切斷。而(er)穿孔(kong)(kong)坯料的(de)下表面則由未變(bian)形的(de)金屬組成(cheng)。

 在穿孔過程中，由于穿孔頭下面部分金(jin)屬(shu)(shu)產生(sheng)最強(qiang)烈(lie)的變(bian)(bian)形，導致坯料中心(xin)部位金(jin)屬(shu)(shu)的嚴重不均勻變(bian)(bian)形。穿孔空心(xin)坯內表面金(jin)屬(shu)(shu)強(qiang)烈(lie)的不均勻變(bian)(bian)形是最容易產生(sheng)缺陷的部位。因而，往往在低塑性材料管(guan)材生(sheng)產時(shi)，穿孔空心(xin)坯在擠壓前，會(hui)進行冷卻、酸(suan)洗(xi)、檢查及磨(mo)修工序。

穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)時，玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)使用，使穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)下(xia)(xia)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)停滯區(qu)大(da)大(da)減(jian)小，甚至良好的(de)(de)(de)(de)潤滑(hua)(hua)劑(ji)可以完(wan)全取代(dai)金屬(shu)停滯區(qu)的(de)(de)(de)(de)體積。特別(bie)是下(xia)(xia)端面(mian)(mian)凹(ao)形(xing)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)(de)采用，使穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)凹(ao)形(xing)端面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)接觸處成為潤滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)“特殊(shu)儲(chu)存器(qi)”，潤滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)熔化部分在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)周圍(wei)及其與變形(xing)金屬(shu)之間被均勻地(di)擠出一層(ceng)玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)，潤滑(hua)(hua)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)和坯料的(de)(de)(de)(de)內表面(mian)(mian)，以降(jiang)低(di)摩擦(ca)系數，使剪切變形(xing)限制在潤滑(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)范圍(wei)內，從而(er)降(jiang)低(di)了不銹鋼(gang)管坯內表面(mian)(mian)產生(sheng)缺陷的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)，尤(you)其是對(dui)于長坯料的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產效(xiao)果更為顯著(zhu)。

同樣，坯料的外涂粉為坯料金屬與(yu)穿孔筒內(nei)襯的內(nei)表(biao)(biao)面接觸提(ti)供(gong)了(le)潤滑條件，使穿孔時的摩擦力和不(bu)均(jun)勻(yun)變形區減(jian)小(xiao)，有(you)利于空心坯表(biao)(biao)面質量(liang)的提(ti)高。

 2. 預(yu)鉆孔(kong)(kong)坯料擴孔(kong)(kong)時的金(jin)屬流動

 預鉆(zhan)孔(kong)坯料的擴孔(kong)過程(cheng)沒有坯料的鐓粗工序。

 擴(kuo)(kuo)(kuo)孔過(guo)程開始(shi)時，在特殊(shu)形狀擴(kuo)(kuo)(kuo)孔頭向(xiang)下移動的(de)作用下，坯(pi)料金(jin)屬(shu)(shu)開始(shi)塑性流(liu)動。金(jin)屬(shu)(shu)首先向(xiang)側面擴(kuo)(kuo)(kuo)張流(liu)動，至充滿坯(pi)料和穿孔筒內表面之間的(de)間隙(xi)。然后向(xiang)上流(liu)動。當擴(kuo)(kuo)(kuo)孔時的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)徑力轉(zhuan)變為剪切力的(de)瞬(shun)間，進行擴(kuo)(kuo)(kuo)孔余(yu)料的(de)切除，結束整個擴(kuo)(kuo)(kuo)孔過(guo)程。

擴孔過程中各階段金屬的(de)流動如(ru)圖(tu)3-29所示(shi)。

二(er)、坯料穿（擴）孔時變形力的(de)確定

 1. 坯(pi)料穿孔時鐓(dui)粗力的確(que)定

  表述在(zai)穿(chuan)孔筒中(zhong)鐓(dui)壓圓柱體的(de)公(gong)式(shi)(shi)尚無(wu)，采用(yong)Siebel自由(you)鍛(duan)(duan)(duan)公(gong)式(shi)(shi)來確定坯料(liao)(liao)的(de)鐓(dui)粗力。一(yi)般模鍛(duan)(duan)(duan)的(de)壓力為自由(you)鍛(duan)(duan)(duan)壓力的(de)一(yi)倍。根據(ju)阿亨工業大(da)(da)學(xue)塑性變(bian)形(xing)研究所的(de)試(shi)驗指出(chu)，鍛(duan)(duan)(duan)壓力模鍛(duan)(duan)(duan)比自由(you)鍛(duan)(duan)(duan)大(da)(da)一(yi)倍以(yi)上。坯料(liao)(liao)穿(chuan)孔時鐓(dui)粗力的(de)計算(suan)公(gong)式(shi)(shi)如下：

尼科波(bo)爾(er)南方(fang)鋼(gang)管(guan)廠計算敦(dun)粗力(li)的(de)簡單公式：

2. 實心(xin)坯料穿(chuan)孔時穿(chuan)孔力的(de)確定

 實心坯料穿孔時的計算公式如(ru)下(xia)：

 b. 尼(ni)科(ke)波爾南方鋼管廠確定(ding)穿(chuan)孔力的公式：

3. 預鉆孔坯(pi)料擴(kuo)孔時擴(kuo)孔力(li)的確定

 預鉆(zhan)孔坯料擴孔時擴孔力的(de)計算公式如(ru)下：

 尼科波爾南方(fang)鋼(gang)管廠的經驗認為(wei)：

  a. 在(zai)預鉆孔(kong)坯(pi)料(liao)擴孔(kong)時(shi)，坯(pi)料(liao)在(zai)穿(chuan)孔(kong)機上不進(jin)行鐓粗。其延伸系數取(qu)大于1,但(dan)比實(shi)心坯(pi)料(liao)穿(chuan)孔(kong)時(shi)小。

  b. 擴孔力可以按實心坯料穿孔的公式來計算(suan)，其大小取為計算(suan)值(zhi)的25%~30%.