一、坯料穿（擴(kuo)）孔(kong)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。
實心坯的穿孔(kong)和鉆孔(kong)坯的擴孔(kong)，其金(jin)屬流動(dong)可以按相同的圖(tu)像來(lai)描述。
1. 實(shi)心坯(pi)料穿孔時的金屬(shu)流動
為了研(yan)究在立式穿(chuan)孔(kong)(kong)機上(shang)穿(chuan)孔(kong)(kong)時(shi)金(jin)屬的流動，采用在兩端刻有坐(zuo)標網格，不(bu)帶(dai)潤滑(hua)劑的坯料鐓粗后，穿(chuan)孔(kong)(kong)“中止”，從徑向平面(mian)上(shang)取(qu)樣制作顯微磨片（圖3-27)來進行(xing)分析。
由(you)圖3-27可(ke)以看出(chu)，穿(chuan)孔頭(tou)下(xia)端面形(xing)成倒錐形(xing)體的(de)金屬(shu)“停滯(zhi)區”，其大小取決于(yu)穿(chuan)孔頭(tou)的(de)形(xing)狀和所使用的(de)工藝潤滑劑的(de)效(xiao)果。
而從(cong)穿孔余料（圖3-28)可(ke)以看(kan)出，在其上端面（圖3-28(a))留有(you)坐標網格(ge)的痕跡(ji)(ji)，下端面（圖3-28(b))也留有(you)坐標網格(ge)的痕跡(ji)(ji)，并在其徑向(xiang)斷(duan)面的顯微磨片(pian)上看(kan)得(de)出有(you)倒(dao)錐形“停滯區”的金屬(shu)流線痕跡(ji)(ji)（圖3-28（c))。
據上(shang)所述(shu)，對(dui)于不帶玻璃潤(run)滑劑的實心坯料穿孔工藝過程的金(jin)屬流動(dong)可做(zuo)如下描述(shu)：
當(dang)穿(chuan)孔(kong)過(guo)程開(kai)始(shi)時，坯料進(jin)行預鐓粗，使(shi)坯料沿(yan)圓周方向(xiang)(xiang)(xiang)金(jin)屬(shu)(shu)流動(dong)充滿(man)穿(chuan)孔(kong)筒(tong)。此時，坯料直徑(jing)與穿(chuan)孔(kong)筒(tong)直徑(jing)相同。當(dang)穿(chuan)孔(kong)桿下降(jiang)，穿(chuan)孔(kong)頭接觸(chu)坯料上端(duan)面(mian)時，由于工具與接觸(chu)坯料端(duan)面(mian)間(jian)的摩擦，在(zai)其(qi)接觸(chu)面(mian)下形成(cheng)倒錐(zhui)體(ti)(ti)形的“停(ting)滯區(qu)”。當(dang)穿(chuan)孔(kong)桿繼續下降(jiang)時，停(ting)滯的錐(zhui)體(ti)(ti)狀金(jin)屬(shu)(shu)成(cheng)為穿(chuan)孔(kong)頭的“前(qian)錐(zhui)”，并隨著(zhu)穿(chuan)孔(kong)頭的向(xiang)(xiang)(xiang)下推(tui)進(jin)，“前(qian)錐(zhui)”金(jin)屬(shu)(shu)楔入坯料中心，使(shi)向(xiang)(xiang)(xiang)徑(jing)向(xiang)(xiang)(xiang)延伸的變形金(jin)屬(shu)(shu)沿(yan)著(zhu)穿(chuan)孔(kong)頭周邊(bian)和穿(chuan)孔(kong)筒(tong)內壁(bi)向(xiang)(xiang)(xiang)上流動(dong)。
在穿(chuan)(chuan)孔(kong)過程(cheng)結束時，穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭下面(mian)的(de)(de)停滯金屬(shu)留在穿(chuan)(chuan)孔(kong)余(yu)料的(de)(de)上(shang)端面(mian)。穿(chuan)(chuan)孔(kong)余(yu)料進入“封底”剪切(qie)環后被切(qie)斷。而穿(chuan)(chuan)孔(kong)坯(pi)料的(de)(de)下表面(mian)則由(you)未變(bian)形的(de)(de)金屬(shu)組成。
在(zai)(zai)穿孔(kong)過程中，由(you)于穿孔(kong)頭下面部分金(jin)屬產(chan)(chan)生最強烈(lie)的(de)變形，導致(zhi)坯(pi)料(liao)中心部位(wei)金(jin)屬的(de)嚴重(zhong)不(bu)均(jun)勻(yun)變形。穿孔(kong)空心坯(pi)內表面金(jin)屬強烈(lie)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)變形是最容易產(chan)(chan)生缺陷的(de)部位(wei)。因而，往(wang)往(wang)在(zai)(zai)低(di)塑性(xing)材(cai)料(liao)管材(cai)生產(chan)(chan)時(shi)，穿孔(kong)空心坯(pi)在(zai)(zai)擠壓(ya)前，會進行冷卻(que)、酸洗、檢查及(ji)磨修(xiu)工序(xu)。
穿(chuan)(chuan)孔時，玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用，使(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)孔頭(tou)下面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)金(jin)屬停(ting)滯(zhi)區大(da)(da)大(da)(da)減小，甚至良(liang)好的(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)可以(yi)(yi)完(wan)全(quan)取代金(jin)屬停(ting)滯(zhi)區的(de)(de)(de)體積。特別是(shi)下端(duan)面(mian)(mian)(mian)凹(ao)形(xing)穿(chuan)(chuan)孔頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)采用，使(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)孔頭(tou)的(de)(de)(de)凹(ao)形(xing)端(duan)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)接(jie)觸處(chu)成為潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)“特殊儲存(cun)器”，潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)熔(rong)化(hua)部分在穿(chuan)(chuan)孔頭(tou)的(de)(de)(de)周圍(wei)及(ji)其與(yu)變形(xing)金(jin)屬之間被均勻地擠出一層玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)，潤(run)滑(hua)穿(chuan)(chuan)孔頭(tou)和坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)內表面(mian)(mian)(mian)，以(yi)(yi)降(jiang)低摩擦系數，使(shi)(shi)剪切(qie)變形(xing)限(xian)制(zhi)在潤(run)滑(hua)層的(de)(de)(de)范圍(wei)內，從而降(jiang)低了不銹鋼管坯(pi)內表面(mian)(mian)(mian)產生缺陷的(de)(de)(de)可能性，尤其是(shi)對于長坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)生產效(xiao)果更(geng)為顯著(zhu)。
同樣，坯(pi)料的外涂(tu)粉為坯(pi)料金屬與穿孔(kong)筒內(nei)襯的內(nei)表面接觸提供了潤滑條件，使穿孔(kong)時的摩擦(ca)力和不均勻變形區減小(xiao)，有(you)利于空心坯(pi)表面質(zhi)量(liang)的提高。
2. 預鉆孔坯料(liao)擴(kuo)孔時(shi)的金屬流動
預(yu)鉆(zhan)孔(kong)坯(pi)料(liao)的(de)擴孔(kong)過程沒有坯(pi)料(liao)的(de)鐓粗工序(xu)。
擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)過(guo)程開始時(shi)，在特殊(shu)形狀(zhuang)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭向(xiang)下移(yi)動(dong)的作用下，坯料金屬開始塑(su)性(xing)流(liu)動(dong)。金屬首先向(xiang)側面擴(kuo)(kuo)張流(liu)動(dong)，至充(chong)滿坯料和(he)穿(chuan)孔(kong)(kong)筒內表面之(zhi)間(jian)的間(jian)隙。然后向(xiang)上流(liu)動(dong)。當擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)時(shi)的擴(kuo)(kuo)徑力轉變為剪切力的瞬間(jian)，進行擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)余料的切除，結束(shu)整個擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)過(guo)程。
擴孔過程中各階(jie)段(duan)金(jin)屬的流動如圖3-29所示。
二、坯料穿(chuan)（擴）孔(kong)時變形力的確定
1. 坯料穿孔時鐓(dui)粗力的確定
表述在穿孔筒中鐓壓圓(yuan)柱體的(de)公式(shi)尚無，采用Siebel自(zi)(zi)由鍛公式(shi)來(lai)確定坯料(liao)的(de)鐓粗(cu)力(li)。一(yi)(yi)(yi)般模(mo)鍛的(de)壓力(li)為自(zi)(zi)由鍛壓力(li)的(de)一(yi)(yi)(yi)倍。根據(ju)阿亨工業大(da)學塑性變形研究所的(de)試驗(yan)指出，鍛壓力(li)模(mo)鍛比(bi)自(zi)(zi)由鍛大(da)一(yi)(yi)(yi)倍以上。坯料(liao)穿孔時鐓粗(cu)力(li)的(de)計算公式(shi)如下：
尼科波爾南(nan)方鋼(gang)管廠計算敦(dun)粗力的簡單公(gong)式：
2. 實心坯料穿孔(kong)時穿孔(kong)力的確定
實心坯料(liao)穿孔時(shi)的計算公式如(ru)下：
b. 尼科波爾南方(fang)鋼管廠確定(ding)穿孔力的公式(shi)：
3. 預鉆孔(kong)(kong)坯料擴孔(kong)(kong)時擴孔(kong)(kong)力的確(que)定
預鉆(zhan)孔坯料擴(kuo)孔時擴(kuo)孔力的計算公式(shi)如下(xia)：
尼科波爾南方鋼管廠(chang)的經驗認為(wei)：
a. 在預(yu)鉆孔(kong)坯料(liao)擴孔(kong)時(shi)(shi)，坯料(liao)在穿(chuan)孔(kong)機上(shang)不進行鐓粗。其延伸系數取大于1,但比實心(xin)坯料(liao)穿(chuan)孔(kong)時(shi)(shi)小。
b. 擴孔力可以(yi)按實心坯(pi)料(liao)穿(chuan)孔的公(gong)式(shi)來(lai)計算，其大(da)小(xiao)取為計算值的25%~30%.
