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(bu)銹鋼管的成材率。
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(guan)坯料的尺寸如下：
穿孔機的能力／MN 9 12 20 25
坯料最大直徑／mm 270 310 400 480
空(kong)心坯(pi)最大長度／mm 700 1000 1250 1400
穿孔(kong)時，為(wei)(wei)了減小(xiao)坯(pi)料與(yu)穿孔(kong)筒內襯之間的(de)間隙，坯(pi)料需經過預(yu)鐓粗(cu)工序，目的(de)是為(wei)(wei)了提高穿孔(kong)后(hou)空(kong)心坯(pi)的(de)同心度和減小(xiao)空(kong)心壞內孔(kong)的(de)彎(wan)曲度，此外還(huan)滿足以下(xia)條(tiao)件：
對于碳素鋼和合金鋼，坯料和穿孔筒內(nei)襯直徑之差6~15mm;
對于不銹鋼和高合金鋼，坯料和穿孔筒內襯直徑之差2~3mm。
同時，還(huan)須考(kao)慮(lv)到在坯料裝(zhuang)入穿孔筒時，厚度約為(wei)1mm的潤(run)滑劑(ji)層不被擦掉。
為了使還料在(zai)穿(chuan)孔筒內(nei)襯中的對中，經常把內(nei)襯做成不大的錐度（1：500).這也(ye)便于在(zai)推出坯(pi)料時，空(kong)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，每一個系數都被定義為坯(pi)料的原(yuan)始面積和變形(xing)后的面積的比值。因此，可(ke)以(yi)通過工藝工具尺寸的延伸系數完成(cheng)以(yi)下形(xing)式：
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不銹鋼(gang)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)料和穿(chuan)孔筒內襯之(zhi)間的(de)(de)間隙增(zeng)大，而穿(chuan)孔前坯(pi)料又沒(mei)有充分鐓粗，穿(chuan)孔后(hou)空(kong)心坯(pi)的(de)(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)增(zeng)大。如果間隙從(cong)3mm增(zeng)大至15mm,則(ze)空(kong)心坯(pi)的(de)(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)提高到5%~15%.
當坯(pi)料鐓粗時，在金屬中要達(da)到為(wei)完全充滿間(jian)隙所足夠的單位壓力，但又不(bu)能(neng)使工具超負(fu)荷。對于321不(bu)銹鋼，鐓粗最佳的單位壓力值計算得出為(wei)100~150MPa,否(fou)則，將使空心坯(pi)的壁厚不(bu)均(jun)增大。
采用圖2-29所示斷面形狀的(de)(de)(de)穿孔頭作(zuo)為實(shi)心坯(pi)料的(de)(de)(de)穿孔工具時，得(de)到的(de)(de)(de)穿孔空心坯(pi)的(de)(de)(de)壁厚不均較小(xiao)。這已經(jing)在生產(chan)實(shi)踐中得(de)到證實(shi)。
坯(pi)料穿孔(kong)(kong)時，穿孔(kong)(kong)頭承(cheng)受(shou)最繁重(zhong)的(de)(de)工(gong)作條件，其工(gong)作帶和(he)沿外徑的(de)(de)棱(leng)緣，即側面和(he)端面的(de)(de)圓角承(cheng)受(shou)最大的(de)(de)加熱和(he)磨(mo)損（圖2-30),棱(leng)緣的(de)(de)磨(mo)損引起穿孔(kong)(kong)空心(xin)坯(pi)的(de)(de)壁厚(hou)(hou)不均(jun)勻(yun)。而當這種棱(leng)緣磨(mo)損不均(jun)衡，甚至(zhi)是(shi)單方面的(de)(de)磨(mo)損時，對產生空心(xin)坯(pi)壁厚(hou)(hou)不均(jun)勻(yun)的(de)(de)影響將特別(bie)嚴重(zhong)。
一般采用熱(re)穩定(ding)性好、鎢含量(liang)高的鋼(gang)來制造穿(chuan)孔頭，如3Cr2W8V、4Cr5W2VSi、35Cr5WMoSi、Ni12等(deng)鋼(gang)種，并用制造穿(chuan)孔芯棒的余料(liao)來制造。其(qi)用(yong)于(yu)穿(chuan)孔不銹(xiu)鋼坯料時(shi)，穿(chuan)孔頭的(de)使用(yong)壽(shou)命不超過(guo)30~40次／只。
生產中，輪流地利用安裝(zhuang)在穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)芯棒上的(de)成套穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)（由10~15個組成）是最有效的(de)。穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)芯棒采用不(bu)同的(de)對中系統對空(kong)心(xin)坯壁厚不(bu)均(jun)有影響。坯料經過定心(xin)的(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)墊鐓(dui)粗和(he)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)之后，得(de)到(dao)的(de)空(kong)心(xin)坯的(de)壁厚不(bu)均(jun)最小(xiao)。僅極少數空(kong)心(xin)坯的(de)壁厚不(bu)均(jun)達到(dao)3mm.在這種(zhong)情況下，空(kong)心(xin)坯長度L,與內徑d,之比可(ke)以增大至7。
為了(le)消除穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)側面和端(duan)面棱(leng)緣(yuan)的不均勻磨損，減小(xiao)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)空心坯的壁厚不均，在現代化穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機上，采用了(le)鐓(dui)粗(cu)桿(gan)和穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)芯棒(bang)運(yun)動的套管系(xi)統(tong)（圖2-31)。坯料鐓(dui)粗(cu)后(hou)，鐓(dui)粗(cu)桿(gan)不返回，而是(shi)繼(ji)續(xu)壓在坯料上，這樣可以讓穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)芯棒(bang)精確地對準坯料中心，并減小(xiao)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)芯棒(bang)的自由(you)長度。
采用(yong)波狀的(de)穿(chuan)孔頭進(jin)行穿(chuan)孔時，實現了穿(chuan)孔頭對于(yu)穿(chuan)孔坯料的(de)附(fu)加(jia)定心(xin)。穿(chuan)孔時借(jie)助于(yu)插在(zai)(zai)穿(chuan)孔頭切口上的(de)彈簧(huang)，將穿(chuan)孔頭固(gu)定在(zai)(zai)穿(chuan)孔桿上。
帶有穿孔桿(gan)在(zai)套管系統中運動的(de)穿孔機上的(de)穿孔頭，其使用(yong)條件十分惡劣，穩(wen)定性能(neng)良好的(de)高鎢鋼制造，如4Cr5W2VSi和3Cr2W8V或H13等。
可(ke)以(yi)(yi)將穿孔(kong)(kong)頭和高(gao)溫(wen)壞料的(de)(de)接觸表面(mian)做成有圓弧倒棱的(de)(de)凹面(mian)（圖(tu)2-32)這樣可(ke)以(yi)(yi)保證在整個穿孔(kong)(kong)周期中，潤滑劑均勻地進入變形區，以(yi)(yi)提高(gao)穿孔(kong)(kong)后空心坯的(de)(de)質(zhi)量(liang)。
加熱溫度(du)及其(qi)在坯料中分布(bu)的(de)均勻性對穿(chuan)孔后空心(xin)坯壁厚不均的(de)影響試險表明：溫度(du)從1160℃升高(gao)到1225℃穿(chuan)孔時，空心(xin)坯的(de)平均壁厚不均值下降了36.5%.這是由于穿(chuan)孔力(li)下降所致。
穿孔(kong)(kong)前，不銹(xiu)鋼管(guan)坯(pi)料的(de)加(jia)熱溫(wen)度(du)應(ying)該是(shi)(shi)均(jun)勻的(de)，但(dan)要做(zuo)到(dao)加(jia)熱溫(wen)度(du)絕對(dui)均(jun)勻是(shi)(shi)不現實的(de)。一(yi)般當(dang)坯(pi)料橫截面上的(de)溫(wen)差不超過(guo)30℃時，得到(dao)的(de)結果是(shi)(shi)可以令人滿意(yi)的(de)。這是(shi)(shi)由于加(jia)熱到(dao)高溫(wen)的(de)坯(pi)料在(zai)輸(shu)送(song)過(guo)程中，低溫(wen)區通過(guo)熱傳導(dao)(dao)而使(shi)溫(wen)度(du)得到(dao)補償。但(dan)在(zai)感應(ying)加(jia)熱爐中加(jia)熱的(de)坯(pi)料端部溫(wen)度(du)降低，引起坯(pi)料在(zai)長度(du)上，尤(you)其是(shi)(shi)端面溫(wen)差增(zeng)大時，會導(dao)(dao)致穿孔(kong)(kong)后空心(xin)坯(pi)壁厚不均(jun)和內(nei)孔(kong)(kong)彎曲度(du)增(zeng)加(jia)。
此外，穿孔(kong)頭的(de)形(xing)狀不(bu)正確，穿孔(kong)頭和穿孔(kong)對中模的(de)間隙不(bu)當(dang)等，都會導致空(kong)心坯壁(bi)厚不(bu)均或內(nei)孔(kong)彎曲。但當(dang)穿孔(kong)頭帶有導向的(de)尖頭時，可以減小空(kong)心坯偏心或內(nei)孔(kong)彎曲缺陷。
采(cai)用(yong)帶有定(ding)心(xin)孔(kong)(kong)(kong)的(de)實(shi)心(xin)坯(pi)(pi)料穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)，也可以提高穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后空心(xin)坯(pi)(pi)的(de)同心(xin)度和內孔(kong)(kong)(kong)的(de)平直(zhi)度。定(ding)心(xin)孔(kong)(kong)(kong)的(de)直(zhi)徑大小與穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭頭部(bu)導向尖的(de)直(zhi)徑相(xiang)匹配，定(ding)心(xin)孔(kong)(kong)(kong)的(de)深度為不銹鋼管坯(pi)(pi)料上部(bu)端面起1/4~1/3坯(pi)(pi)長。這是(shi)由于在坯(pi)(pi)料穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)不穩定(ding)階段，定(ding)心(xin)孔(kong)(kong)(kong)的(de)導向作用(yong)對穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后空心(xin)壞的(de)質(zhi)量(liang)起到事半功倍的(de)效果(guo)所致。
