一、坯料(liao)穿(chuan)（擴）孔(kong)時的金屬流(liu)動

 不(bu)銹鋼管(guan)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。

 實心坯的穿孔和(he)鉆孔坯的擴(kuo)孔，其(qi)金屬(shu)流動可(ke)以(yi)按(an)相同的圖像(xiang)來描述。

1. 實(shi)心坯料穿孔時(shi)的(de)金(jin)屬流動

  為了研(yan)究在立式穿孔機上穿孔時金屬的流動，采用在兩端(duan)刻有坐標網格(ge)，不帶潤滑劑的坯料鐓粗后(hou)，穿孔“中止”，從(cong)徑向平面上取(qu)樣制作顯(xian)微磨片（圖3-27)來進行分析。

  由(you)圖3-27可以看(kan)出(chu)，穿孔頭下端面(mian)形(xing)成倒錐形(xing)體(ti)的金屬“停滯區(qu)”，其大小取決于穿孔頭的形(xing)狀和(he)所(suo)使用的工藝(yi)潤滑劑的效果。

  而(er)從穿孔余料(liao)（圖(tu)3-28)可以看(kan)出，在(zai)(zai)其上端面(mian)（圖(tu)3-28(a))留有(you)坐(zuo)標網格的(de)痕跡，下端面(mian)（圖(tu)3-28(b))也留有(you)坐(zuo)標網格的(de)痕跡，并在(zai)(zai)其徑向斷(duan)面(mian)的(de)顯微(wei)磨片上看(kan)得(de)出有(you)倒(dao)錐形“停滯(zhi)區”的(de)金屬流線痕跡（圖(tu)3-28（c))。

  據(ju)上(shang)所述，對于不(bu)帶玻璃潤滑(hua)劑(ji)的實心坯料穿孔工藝(yi)過程的金屬(shu)流(liu)動可做(zuo)如下描述：

 當(dang)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)過程開始(shi)時(shi)(shi)，坯(pi)料(liao)進行(xing)預鐓粗，使(shi)坯(pi)料(liao)沿圓周方向(xiang)金屬(shu)流(liu)動(dong)充滿(man)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)。此時(shi)(shi)，坯(pi)料(liao)直徑與穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)直徑相同。當(dang)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿下(xia)降(jiang)，穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)接觸坯(pi)料(liao)上(shang)端面(mian)時(shi)(shi)，由于工具與接觸坯(pi)料(liao)端面(mian)間(jian)的(de)(de)摩(mo)擦(ca)，在其(qi)接觸面(mian)下(xia)形(xing)成倒(dao)錐體(ti)形(xing)的(de)(de)“停滯區”。當(dang)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿繼續下(xia)降(jiang)時(shi)(shi)，停滯的(de)(de)錐體(ti)狀金屬(shu)成為(wei)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)“前錐”，并(bing)隨著(zhu)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)向(xiang)下(xia)推進，“前錐”金屬(shu)楔入坯(pi)料(liao)中(zhong)心，使(shi)向(xiang)徑向(xiang)延伸(shen)的(de)(de)變形(xing)金屬(shu)沿著(zhu)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)周邊和穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)內壁向(xiang)上(shang)流(liu)動(dong)。

 在穿孔(kong)過程(cheng)結束時，穿孔(kong)頭下(xia)面(mian)的(de)(de)停滯金屬(shu)留(liu)在穿孔(kong)余(yu)料的(de)(de)上端面(mian)。穿孔(kong)余(yu)料進(jin)入“封(feng)底”剪切環后被切斷(duan)。而穿孔(kong)坯料的(de)(de)下(xia)表面(mian)則由未變形的(de)(de)金屬(shu)組成(cheng)。

 在穿孔(kong)過(guo)程中，由(you)于穿孔(kong)頭下面部分金屬(shu)產生最(zui)(zui)強烈的(de)變形，導致坯(pi)料中心(xin)部位金屬(shu)的(de)嚴重不均勻變形。穿孔(kong)空心(xin)坯(pi)內表面金屬(shu)強烈的(de)不均勻變形是最(zui)(zui)容易產生缺陷的(de)部位。因(yin)而(er)，往往在低塑性材料管(guan)材生產時，穿孔(kong)空心(xin)坯(pi)在擠壓前，會進行冷(leng)卻、酸洗、檢查及磨修(xiu)工序(xu)。

穿(chuan)(chuan)孔(kong)時，玻璃潤(run)(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用，使穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)下面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬停滯區(qu)大大減小，甚(shen)至良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)劑可以(yi)完全取代金(jin)屬停滯區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)體積(ji)。特別是(shi)下端(duan)面(mian)凹(ao)形(xing)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)用，使穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)凹(ao)形(xing)端(duan)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接觸處成為(wei)潤(run)(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“特殊儲存器”，潤(run)(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔化部分在穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周圍及(ji)其與變形(xing)金(jin)屬之間被均勻地擠(ji)出一層(ceng)(ceng)玻璃潤(run)(run)滑(hua)劑，潤(run)(run)滑(hua)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)和坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內表面(mian)，以(yi)降低(di)摩擦(ca)系(xi)數，使剪切變形(xing)限(xian)制在潤(run)(run)滑(hua)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范圍內，從而降低(di)了(le)不銹鋼管(guan)坯(pi)內表面(mian)產生缺陷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能性(xing)，尤(you)其是(shi)對于長坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產效果(guo)更為(wei)顯著。

同樣，坯料(liao)的外涂粉為(wei)坯料(liao)金屬與穿孔筒內(nei)襯的內(nei)表面(mian)接觸提供了潤滑(hua)條件(jian)，使(shi)穿孔時的摩(mo)擦力和不均勻變(bian)形區減小，有利于空心坯表面(mian)質量的提高。

 2. 預鉆孔(kong)坯料擴孔(kong)時的金屬流動

 預鉆孔坯(pi)料的(de)擴孔過程沒(mei)有坯(pi)料的(de)鐓粗工序(xu)。

 擴(kuo)(kuo)(kuo)孔過程(cheng)開(kai)始時(shi)(shi)，在(zai)特殊形(xing)狀擴(kuo)(kuo)(kuo)孔頭向(xiang)(xiang)下移(yi)動(dong)的(de)作(zuo)用下，坯料(liao)金(jin)屬(shu)開(kai)始塑性(xing)流(liu)(liu)動(dong)。金(jin)屬(shu)首先向(xiang)(xiang)側面(mian)擴(kuo)(kuo)(kuo)張流(liu)(liu)動(dong)，至充滿(man)坯料(liao)和穿(chuan)孔筒(tong)內表面(mian)之間(jian)的(de)間(jian)隙。然后向(xiang)(xiang)上流(liu)(liu)動(dong)。當擴(kuo)(kuo)(kuo)孔時(shi)(shi)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)力轉變為剪切(qie)力的(de)瞬間(jian)，進行擴(kuo)(kuo)(kuo)孔余料(liao)的(de)切(qie)除(chu)，結束整個擴(kuo)(kuo)(kuo)孔過程(cheng)。

擴孔過程(cheng)中各階(jie)段(duan)金(jin)屬的流動(dong)如圖3-29所示。

二、坯料穿（擴）孔時變形(xing)力(li)的確定(ding)

 1. 坯料穿孔時(shi)鐓粗力的確(que)定

  表(biao)述在穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)中(zhong)鐓(dui)壓圓柱體的(de)(de)(de)公式尚無，采(cai)用Siebel自由(you)鍛公式來(lai)確定坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)鐓(dui)粗力(li)。一般模鍛的(de)(de)(de)壓力(li)為自由(you)鍛壓力(li)的(de)(de)(de)一倍。根據阿(a)亨工業(ye)大學塑性(xing)變形研(yan)究所的(de)(de)(de)試驗指出，鍛壓力(li)模鍛比自由(you)鍛大一倍以上(shang)。坯(pi)料(liao)穿(chuan)(chuan)孔(kong)時鐓(dui)粗力(li)的(de)(de)(de)計算公式如下：

尼科(ke)波爾南方鋼管(guan)廠計算敦(dun)粗力的簡單公式：

2. 實心坯(pi)料穿(chuan)孔時穿(chuan)孔力的確定

 實心坯(pi)料穿孔時的計(ji)算(suan)公式如下：

 b. 尼(ni)科波爾南(nan)方(fang)鋼管廠確定穿孔力的公式：

3. 預鉆孔(kong)(kong)坯料擴孔(kong)(kong)時擴孔(kong)(kong)力(li)的確(que)定

 預鉆孔(kong)(kong)坯料擴孔(kong)(kong)時擴孔(kong)(kong)力的計算公(gong)式如下：

 尼科波(bo)爾南方(fang)鋼管(guan)廠的經驗認為：

  a. 在(zai)預鉆(zhan)孔坯料(liao)(liao)擴孔時(shi)，坯料(liao)(liao)在(zai)穿(chuan)孔機上不進行鐓粗(cu)。其(qi)延伸系(xi)數(shu)取(qu)大于1,但比(bi)實心(xin)坯料(liao)(liao)穿(chuan)孔時(shi)小。

  b. 擴孔(kong)力可以按實心坯(pi)料穿孔(kong)的公式來計(ji)算(suan)，其大小取為計(ji)算(suan)值的25%~30%.