一、坯料(liao)穿（擴(kuo)）孔時(shi)的(de)金屬流動
不(bu)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(pi)的(de)穿(chuan)孔和鉆孔坯(pi)的(de)擴孔，其金屬流動可以按相同(tong)的(de)圖像(xiang)來(lai)描(miao)述。
1. 實心坯(pi)料穿孔時的金屬流動
為了(le)研究在(zai)立(li)式穿(chuan)孔(kong)(kong)機上穿(chuan)孔(kong)(kong)時金屬的流動(dong)，采用在(zai)兩(liang)端刻(ke)有坐(zuo)標網(wang)格，不帶潤滑劑的坯料鐓粗后，穿(chuan)孔(kong)(kong)“中(zhong)止”，從徑向平面(mian)上取樣制作(zuo)顯微(wei)磨片（圖(tu)3-27)來(lai)進行分析。
由圖3-27可以看出，穿孔(kong)頭(tou)下端(duan)面形(xing)成(cheng)倒(dao)錐(zhui)形(xing)體的(de)(de)金屬(shu)“停(ting)滯(zhi)區”，其大小取決于穿孔(kong)頭(tou)的(de)(de)形(xing)狀和所使用(yong)的(de)(de)工(gong)藝潤滑(hua)劑的(de)(de)效果(guo)。
而從穿孔余料（圖(tu)3-28)可以看出，在(zai)其上(shang)端(duan)面(mian)（圖(tu)3-28(a))留(liu)有(you)(you)坐(zuo)標網格(ge)的痕(hen)(hen)跡，下端(duan)面(mian)（圖(tu)3-28(b))也留(liu)有(you)(you)坐(zuo)標網格(ge)的痕(hen)(hen)跡，并在(zai)其徑向斷面(mian)的顯微磨片上(shang)看得出有(you)(you)倒錐形“停滯(zhi)區”的金屬(shu)流線痕(hen)(hen)跡（圖(tu)3-28（c))。
據上所述(shu)，對于不帶玻璃潤滑劑(ji)的實(shi)心坯(pi)料穿孔工藝過程(cheng)的金屬流動可(ke)做如(ru)下描述(shu)：
當(dang)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)過程(cheng)開始時(shi)(shi)，坯(pi)(pi)(pi)料進行預鐓粗，使坯(pi)(pi)(pi)料沿圓(yuan)周方向金(jin)屬流動充滿(man)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)。此時(shi)(shi)，坯(pi)(pi)(pi)料直徑與(yu)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)直徑相(xiang)同。當(dang)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)桿下降，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)接(jie)觸(chu)坯(pi)(pi)(pi)料上端(duan)面時(shi)(shi)，由于(yu)工具與(yu)接(jie)觸(chu)坯(pi)(pi)(pi)料端(duan)面間(jian)的(de)(de)摩擦，在其接(jie)觸(chu)面下形成(cheng)倒錐體形的(de)(de)“停滯區”。當(dang)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)桿繼續下降時(shi)(shi)，停滯的(de)(de)錐體狀金(jin)屬成(cheng)為穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)“前錐”，并隨(sui)著穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)向下推進，“前錐”金(jin)屬楔入坯(pi)(pi)(pi)料中(zhong)心，使向徑向延伸的(de)(de)變形金(jin)屬沿著穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)周邊和穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)內(nei)壁向上流動。
在穿孔(kong)過程結束時(shi)，穿孔(kong)頭下面的停滯金屬留在穿孔(kong)余料(liao)的上端面。穿孔(kong)余料(liao)進(jin)入(ru)“封(feng)底”剪切(qie)環后被切(qie)斷(duan)。而(er)穿孔(kong)坯料(liao)的下表(biao)面則由未(wei)變形的金屬組成。
在穿(chuan)孔(kong)過程中，由(you)于(yu)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)下(xia)面部(bu)(bu)分(fen)金屬(shu)產生(sheng)(sheng)最強烈的(de)變(bian)(bian)形，導致(zhi)坯料中心部(bu)(bu)位(wei)金屬(shu)的(de)嚴重不均勻(yun)(yun)變(bian)(bian)形。穿(chuan)孔(kong)空心坯內表面金屬(shu)強烈的(de)不均勻(yun)(yun)變(bian)(bian)形是(shi)最容易產生(sheng)(sheng)缺陷的(de)部(bu)(bu)位(wei)。因(yin)而，往往在低塑性材料管材生(sheng)(sheng)產時(shi)，穿(chuan)孔(kong)空心坯在擠(ji)壓前，會進行冷卻、酸(suan)洗(xi)、檢查及磨修工(gong)序(xu)。
穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)時，玻璃潤(run)滑(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用，使(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)下面的(de)(de)(de)金屬停(ting)(ting)滯(zhi)區大大減小(xiao)，甚至(zhi)良好(hao)的(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)(hua)劑可以完全取代(dai)金屬停(ting)(ting)滯(zhi)區的(de)(de)(de)體積(ji)。特別是(shi)下端面凹(ao)(ao)形(xing)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)采(cai)用，使(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)凹(ao)(ao)形(xing)端面的(de)(de)(de)接觸(chu)處成為潤(run)滑(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)“特殊儲存器”，潤(run)滑(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)熔化(hua)部分(fen)在穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)周(zhou)圍(wei)及(ji)其與變形(xing)金屬之間被均(jun)勻地(di)擠出(chu)一層(ceng)玻璃潤(run)滑(hua)(hua)劑，潤(run)滑(hua)(hua)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)和坯料的(de)(de)(de)內表面，以降低摩(mo)擦系數(shu)，使(shi)(shi)剪(jian)切變形(xing)限制在潤(run)滑(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)范圍(wei)內，從而(er)降低了不銹鋼管坯內表面產生(sheng)缺(que)陷的(de)(de)(de)可能性，尤其是(shi)對于(yu)長坯料的(de)(de)(de)生(sheng)產效果(guo)更為顯著。
同樣，坯(pi)料的(de)(de)(de)外涂粉為坯(pi)料金屬與穿孔筒內(nei)襯的(de)(de)(de)內(nei)表(biao)面(mian)接觸(chu)提(ti)(ti)供(gong)了潤(run)滑條件，使穿孔時的(de)(de)(de)摩(mo)擦(ca)力和不(bu)均勻變(bian)形區減小，有利于空(kong)心坯(pi)表(biao)面(mian)質量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高。
2. 預鉆孔坯料擴孔時的金屬流(liu)動(dong)
預鉆孔坯料(liao)的擴孔過程沒有坯料(liao)的鐓(dui)粗(cu)工序。
擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)過程(cheng)開(kai)始時(shi)，在特殊形(xing)狀擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)頭向下移動(dong)的作用下，坯料金屬開(kai)始塑性流(liu)動(dong)。金屬首先向側面擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)張流(liu)動(dong)，至(zhi)充滿(man)坯料和(he)穿(chuan)孔(kong)筒內(nei)表面之(zhi)間的間隙。然后向上(shang)流(liu)動(dong)。當(dang)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)時(shi)的擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)徑力轉變為剪切(qie)力的瞬間，進行擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)余料的切(qie)除，結束整個擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)過程(cheng)。
擴(kuo)孔過程(cheng)中各階段金屬的流動(dong)如圖3-29所示。
二(er)、坯(pi)料穿（擴）孔時變形力的確定
1. 坯料穿孔時鐓粗力(li)的(de)確定
表述在穿(chuan)孔(kong)筒中鐓壓圓(yuan)柱(zhu)體的公(gong)式尚無(wu)，采用Siebel自(zi)由鍛(duan)公(gong)式來(lai)確定坯(pi)(pi)料的鐓粗(cu)力(li)。一般模鍛(duan)的壓力(li)為自(zi)由鍛(duan)壓力(li)的一倍(bei)。根據阿(a)亨(heng)工業大(da)(da)學塑性變形研究所的試驗指出，鍛(duan)壓力(li)模鍛(duan)比自(zi)由鍛(duan)大(da)(da)一倍(bei)以上(shang)。坯(pi)(pi)料穿(chuan)孔(kong)時鐓粗(cu)力(li)的計算公(gong)式如(ru)下：
尼科波爾南(nan)方鋼(gang)管廠計算敦粗力的簡(jian)單公式：
2. 實心坯料穿孔(kong)時穿孔(kong)力的確定(ding)
實心坯料穿孔(kong)時的計算公式(shi)如下：
b. 尼科波(bo)爾南方鋼管廠確定穿孔力的公(gong)式(shi)：
3. 預鉆孔坯(pi)料擴孔時擴孔力的確(que)定
預鉆孔坯料擴(kuo)(kuo)孔時擴(kuo)(kuo)孔力(li)的計(ji)算公式如下(xia)：
尼科波爾南方鋼(gang)管廠的(de)經驗認為：
a. 在(zai)預鉆孔(kong)坯(pi)料擴(kuo)孔(kong)時(shi)，坯(pi)料在(zai)穿孔(kong)機上(shang)不進行鐓粗。其延伸系數(shu)取(qu)大于1,但比(bi)實(shi)心坯(pi)料穿孔(kong)時(shi)小。
b. 擴孔(kong)力可以按實心坯料穿孔(kong)的公式來計算，其大小(xiao)取(qu)為計算值的25%~30%.
