一、坯料穿（擴）孔時的(de)金屬流動
不銹鋼管(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(chuan)孔和鉆孔坯的擴(kuo)孔，其(qi)金屬(shu)流(liu)動可以按相同的圖像來描(miao)述。
1. 實心坯(pi)料穿孔(kong)時的(de)金屬(shu)流動
為了研(yan)究在立式穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機上(shang)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)時金(jin)屬的(de)(de)流(liu)動，采(cai)用在兩(liang)端刻有坐標(biao)網格，不帶潤滑劑的(de)(de)坯料鐓粗后，穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)“中(zhong)止”，從(cong)徑(jing)向(xiang)平面(mian)上(shang)取樣制作(zuo)顯(xian)微磨片(pian)（圖(tu)3-27)來進行分析(xi)。
由(you)圖3-27可以看出，穿孔頭下端面形(xing)成(cheng)倒錐(zhui)形(xing)體的(de)金屬“停滯區”，其大小取決于穿孔頭的(de)形(xing)狀和所使用的(de)工(gong)藝潤滑劑(ji)的(de)效(xiao)果。
而(er)從穿(chuan)孔余料（圖(tu)3-28)可以看(kan)出(chu)，在(zai)其(qi)(qi)上端面（圖(tu)3-28(a))留有坐標網(wang)格的(de)痕(hen)(hen)跡，下端面（圖(tu)3-28(b))也(ye)留有坐標網(wang)格的(de)痕(hen)(hen)跡，并在(zai)其(qi)(qi)徑向斷面的(de)顯微(wei)磨片上看(kan)得(de)出(chu)有倒錐形“停滯區”的(de)金屬流線痕(hen)(hen)跡（圖(tu)3-28（c))。
據上(shang)所述，對于不帶玻璃(li)潤滑劑的實心(xin)坯料穿(chuan)孔工藝過(guo)程的金屬流動(dong)可做(zuo)如下描(miao)述：
當(dang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)過程開(kai)始(shi)時，坯(pi)料(liao)(liao)進(jin)行預鐓粗，使坯(pi)料(liao)(liao)沿圓周方向金(jin)屬(shu)流(liu)動充滿穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)。此時，坯(pi)料(liao)(liao)直(zhi)徑與穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)直(zhi)徑相同。當(dang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)下降，穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)接(jie)觸(chu)坯(pi)料(liao)(liao)上端面時，由(you)于工具與接(jie)觸(chu)坯(pi)料(liao)(liao)端面間的摩擦，在其接(jie)觸(chu)面下形成倒錐體形的“停滯(zhi)區”。當(dang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)繼續(xu)下降時，停滯(zhi)的錐體狀金(jin)屬(shu)成為穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的“前錐”，并隨著穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的向下推進(jin)，“前錐”金(jin)屬(shu)楔入(ru)坯(pi)料(liao)(liao)中心，使向徑向延伸的變形金(jin)屬(shu)沿著穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)周邊和穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)內壁向上流(liu)動。
在穿(chuan)(chuan)孔(kong)過程結束(shu)時，穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭下面(mian)的(de)停滯金(jin)屬留在穿(chuan)(chuan)孔(kong)余料(liao)(liao)的(de)上端面(mian)。穿(chuan)(chuan)孔(kong)余料(liao)(liao)進入(ru)“封底(di)”剪切環后被切斷(duan)。而穿(chuan)(chuan)孔(kong)坯(pi)料(liao)(liao)的(de)下表面(mian)則(ze)由未變形的(de)金(jin)屬組成。
在(zai)穿(chuan)孔過程中，由于穿(chuan)孔頭下面部(bu)(bu)分金屬(shu)產生最強烈的(de)變形(xing)，導致(zhi)坯料(liao)中心(xin)部(bu)(bu)位(wei)金屬(shu)的(de)嚴重不均勻變形(xing)。穿(chuan)孔空(kong)心(xin)坯內表面金屬(shu)強烈的(de)不均勻變形(xing)是(shi)最容易(yi)產生缺陷的(de)部(bu)(bu)位(wei)。因(yin)而，往往在(zai)低塑(su)性(xing)材(cai)料(liao)管材(cai)生產時(shi)，穿(chuan)孔空(kong)心(xin)坯在(zai)擠壓前，會(hui)進行冷卻、酸(suan)洗、檢(jian)查及磨修工序。
穿(chuan)(chuan)(chuan)孔時，玻璃(li)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)，使(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)下(xia)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬停滯區大大減小，甚至良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)(ji)可以(yi)完全取(qu)代(dai)金屬停滯區的(de)(de)(de)(de)(de)體積。特(te)別是(shi)下(xia)端(duan)面(mian)凹形穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)(de)(de)采用(yong)，使(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)凹形端(duan)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)接觸(chu)處(chu)成為(wei)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)“特(te)殊儲(chu)存器”，潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)熔化(hua)部分在(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)周圍及其與變形金屬之(zhi)間被(bei)均勻地擠出一(yi)層(ceng)玻璃(li)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)(ji)，潤(run)(run)滑(hua)(hua)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)和坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)內表(biao)面(mian)，以(yi)降低(di)摩(mo)擦系數，使(shi)剪切(qie)變形限制在(zai)潤(run)(run)滑(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍內，從而降低(di)了不銹(xiu)鋼管坯(pi)內表(biao)面(mian)產(chan)生缺陷的(de)(de)(de)(de)(de)可能性，尤其是(shi)對于長坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)效果更為(wei)顯(xian)著。
同樣，坯料(liao)的外涂粉為坯料(liao)金屬(shu)與穿孔筒內襯的內表面接(jie)觸(chu)提(ti)供了潤(run)滑條件，使穿孔時的摩擦力和(he)不(bu)均勻變形區(qu)減小(xiao)，有利于空心坯表面質量的提(ti)高(gao)。
2. 預鉆孔(kong)坯料擴孔(kong)時(shi)的金屬(shu)流(liu)動
預鉆孔(kong)坯料(liao)的擴(kuo)孔(kong)過程沒有坯料(liao)的鐓(dui)粗工序(xu)。
擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)過程開始(shi)時，在特殊(shu)形狀擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)頭向(xiang)下移(yi)動(dong)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下，坯料金(jin)屬開始(shi)塑性流動(dong)。金(jin)屬首先向(xiang)側面擴(kuo)張流動(dong)，至充滿坯料和穿孔(kong)(kong)(kong)筒(tong)內表面之(zhi)間(jian)的(de)(de)間(jian)隙。然(ran)后向(xiang)上(shang)流動(dong)。當擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)時的(de)(de)擴(kuo)徑力轉變為剪(jian)切力的(de)(de)瞬間(jian)，進行擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)余(yu)料的(de)(de)切除，結束整個(ge)擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)過程。
擴孔過程中各階段金屬的流(liu)動(dong)如圖3-29所示。
二、坯料穿（擴）孔時(shi)變形力的確定(ding)
1. 坯料穿孔(kong)時鐓粗力的確定
表述在穿孔筒中鐓壓圓柱體的(de)(de)公(gong)式尚無，采(cai)用Siebel自由(you)鍛公(gong)式來確定(ding)坯料的(de)(de)鐓粗(cu)力(li)。一般模(mo)鍛的(de)(de)壓力(li)為自由(you)鍛壓力(li)的(de)(de)一倍。根據阿亨(heng)工業大學塑性變形研究所的(de)(de)試驗指(zhi)出，鍛壓力(li)模(mo)鍛比自由(you)鍛大一倍以上。坯料穿孔時鐓粗(cu)力(li)的(de)(de)計算公(gong)式如下(xia)：
尼科波爾南方鋼管(guan)廠計算敦(dun)粗力(li)的(de)簡單公式(shi)：
2. 實心坯料(liao)穿(chuan)孔時穿(chuan)孔力的(de)確定
實心(xin)坯(pi)料(liao)穿孔時的計算公式如下：
b. 尼科(ke)波爾南方鋼管廠確定穿孔力的公式：
3. 預鉆孔(kong)坯料擴孔(kong)時擴孔(kong)力的確(que)定
預鉆孔坯料(liao)擴孔時擴孔力(li)的計算公(gong)式如下：
尼科波爾南(nan)方鋼管廠的(de)經驗認為：
a. 在(zai)預鉆孔(kong)坯(pi)料擴孔(kong)時(shi)，坯(pi)料在(zai)穿孔(kong)機上不(bu)進(jin)行鐓粗。其延伸系數(shu)取大于(yu)1,但比實心坯(pi)料穿孔(kong)時(shi)小。
b. 擴孔(kong)(kong)力可以按實心(xin)坯料穿(chuan)孔(kong)(kong)的(de)公式來計算，其大小(xiao)取(qu)為計算值(zhi)的(de)25%~30%.
