一、坯料穿（擴）孔時的金屬流動
不銹鋼(gang)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(xin)坯(pi)的穿孔(kong)和(he)鉆孔(kong)坯(pi)的擴孔(kong)，其金屬(shu)流(liu)動(dong)可以按相同的圖(tu)像(xiang)來描述。
1. 實心坯料穿孔時的金(jin)屬流動
為了研究在(zai)立式穿(chuan)孔(kong)機上穿(chuan)孔(kong)時金屬的(de)流動(dong)，采用在(zai)兩端刻有(you)坐標網格，不帶潤滑(hua)劑的(de)坯料鐓(dui)粗后，穿(chuan)孔(kong)“中止”，從徑向平面上取樣(yang)制(zhi)作顯微磨(mo)片（圖3-27)來進行分(fen)析。
由圖3-27可以看(kan)出(chu)，穿孔頭(tou)下(xia)端面形成倒(dao)錐形體的(de)(de)(de)金屬“停滯區”，其大小(xiao)取決(jue)于穿孔頭(tou)的(de)(de)(de)形狀和(he)所使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)工藝潤(run)滑劑的(de)(de)(de)效(xiao)果。
而從穿孔余(yu)料（圖3-28)可以看出，在其上端(duan)面（圖3-28(a))留有(you)(you)坐(zuo)標網格(ge)的(de)(de)痕跡，下端(duan)面（圖3-28(b))也留有(you)(you)坐(zuo)標網格(ge)的(de)(de)痕跡，并(bing)在其徑向斷面的(de)(de)顯微磨片(pian)上看得出有(you)(you)倒錐形“停滯區”的(de)(de)金屬流線(xian)痕跡（圖3-28（c))。
據上所述(shu)，對于不帶(dai)玻璃(li)潤滑劑的實(shi)心(xin)坯(pi)料穿孔工藝過程的金(jin)屬流動可做如下描述(shu)：
當穿孔(kong)(kong)過程開始時，坯(pi)(pi)料進行(xing)預(yu)鐓粗，使(shi)坯(pi)(pi)料沿圓周方(fang)向(xiang)(xiang)金屬流(liu)動充滿(man)穿孔(kong)(kong)筒(tong)。此時，坯(pi)(pi)料直徑與(yu)穿孔(kong)(kong)筒(tong)直徑相同。當穿孔(kong)(kong)桿下(xia)(xia)(xia)降(jiang)，穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)接觸(chu)坯(pi)(pi)料上端面時，由于工具與(yu)接觸(chu)坯(pi)(pi)料端面間的摩擦(ca)，在(zai)其接觸(chu)面下(xia)(xia)(xia)形成倒錐體(ti)形的“停滯區”。當穿孔(kong)(kong)桿繼續下(xia)(xia)(xia)降(jiang)時，停滯的錐體(ti)狀金屬成為穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)的“前錐”，并(bing)隨(sui)著(zhu)穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)的向(xiang)(xiang)下(xia)(xia)(xia)推(tui)進，“前錐”金屬楔入(ru)坯(pi)(pi)料中心，使(shi)向(xiang)(xiang)徑向(xiang)(xiang)延伸的變形金屬沿著(zhu)穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)周邊和(he)穿孔(kong)(kong)筒(tong)內(nei)壁向(xiang)(xiang)上流(liu)動。
在穿(chuan)孔過程(cheng)結束(shu)時，穿(chuan)孔頭下面的(de)停滯金屬留在穿(chuan)孔余料(liao)的(de)上端(duan)面。穿(chuan)孔余料(liao)進入“封底”剪切環后被切斷。而穿(chuan)孔坯料(liao)的(de)下表面則(ze)由未(wei)變形的(de)金屬組成。
在(zai)穿(chuan)孔過程中(zhong)，由(you)于穿(chuan)孔頭(tou)下面(mian)部分金屬(shu)產(chan)生最(zui)強(qiang)(qiang)烈的(de)變(bian)形，導(dao)致坯(pi)(pi)料中(zhong)心(xin)部位金屬(shu)的(de)嚴重不(bu)(bu)均(jun)勻變(bian)形。穿(chuan)孔空心(xin)坯(pi)(pi)內表(biao)面(mian)金屬(shu)強(qiang)(qiang)烈的(de)不(bu)(bu)均(jun)勻變(bian)形是(shi)最(zui)容易產(chan)生缺陷的(de)部位。因(yin)而，往(wang)(wang)往(wang)(wang)在(zai)低塑性(xing)材料管材生產(chan)時(shi)，穿(chuan)孔空心(xin)坯(pi)(pi)在(zai)擠壓前，會(hui)進行冷卻、酸洗、檢(jian)查及磨(mo)修(xiu)工(gong)序。
穿(chuan)(chuan)孔(kong)時，玻(bo)璃(li)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)，使(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)下(xia)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬停(ting)滯(zhi)區(qu)大(da)大(da)減(jian)小，甚至良好的(de)(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)可(ke)以完全取代金(jin)(jin)屬停(ting)滯(zhi)區(qu)的(de)(de)(de)體積。特別是下(xia)端(duan)面(mian)(mian)(mian)凹形(xing)(xing)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)（圖2-28)的(de)(de)(de)采用(yong)，使(shi)(shi)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)凹形(xing)(xing)端(duan)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)接(jie)觸處成為潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)“特殊儲存器”，潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)熔化部(bu)分在(zai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)(de)周圍及其與變形(xing)(xing)金(jin)(jin)屬之(zhi)間被均勻地擠出(chu)一層(ceng)玻(bo)璃(li)潤(run)(run)滑(hua)(hua)劑(ji)，潤(run)(run)滑(hua)(hua)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)和(he)坯(pi)料的(de)(de)(de)內表面(mian)(mian)(mian)，以降低摩擦系數(shu)，使(shi)(shi)剪切變形(xing)(xing)限制在(zai)潤(run)(run)滑(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)范圍內，從而降低了不(bu)銹鋼管(guan)坯(pi)內表面(mian)(mian)(mian)產(chan)生(sheng)缺陷的(de)(de)(de)可(ke)能性，尤其是對于長(chang)坯(pi)料的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)效果更為顯著。
同樣(yang)，坯料的外涂粉(fen)為坯料金屬與穿孔(kong)筒內襯的內表面(mian)接觸提(ti)供了潤滑條件，使穿孔(kong)時的摩(mo)擦力和不均勻變形(xing)區減小，有利于空心坯表面(mian)質(zhi)量的提(ti)高。
2. 預鉆孔坯料擴孔時的金屬流動
預(yu)鉆孔坯料的擴(kuo)孔過程沒有坯料的鐓粗工序。
擴(kuo)孔(kong)(kong)過程開始(shi)時，在特殊形(xing)狀(zhuang)擴(kuo)孔(kong)(kong)頭向下移動(dong)(dong)的(de)作用下，坯料金(jin)屬開始(shi)塑(su)性流動(dong)(dong)。金(jin)屬首先向側(ce)面擴(kuo)張流動(dong)(dong)，至充滿坯料和(he)穿孔(kong)(kong)筒內表面之間的(de)間隙。然后向上流動(dong)(dong)。當擴(kuo)孔(kong)(kong)時的(de)擴(kuo)徑力轉變為(wei)剪切力的(de)瞬間，進行擴(kuo)孔(kong)(kong)余料的(de)切除，結(jie)束整個擴(kuo)孔(kong)(kong)過程。
擴孔過程中各階段金(jin)屬的流動如(ru)圖3-29所示。
二、坯料穿（擴(kuo)）孔(kong)時變形力的確(que)定(ding)
1. 坯料穿孔時鐓粗力(li)的(de)確定
表述在穿孔(kong)筒中(zhong)鐓(dui)壓(ya)圓柱體(ti)的(de)公(gong)(gong)式尚無，采用Siebel自(zi)由鍛(duan)(duan)公(gong)(gong)式來確定坯(pi)料的(de)鐓(dui)粗力(li)(li)(li)。一般模鍛(duan)(duan)的(de)壓(ya)力(li)(li)(li)為自(zi)由鍛(duan)(duan)壓(ya)力(li)(li)(li)的(de)一倍(bei)。根據阿亨工業大學塑性變形研究(jiu)所的(de)試驗(yan)指出，鍛(duan)(duan)壓(ya)力(li)(li)(li)模鍛(duan)(duan)比(bi)自(zi)由鍛(duan)(duan)大一倍(bei)以(yi)上(shang)。坯(pi)料穿孔(kong)時鐓(dui)粗力(li)(li)(li)的(de)計算(suan)公(gong)(gong)式如下：
尼科波爾南方鋼管(guan)廠計(ji)算敦粗力的簡單(dan)公式：
2. 實(shi)心坯料穿(chuan)孔時(shi)穿(chuan)孔力的(de)確(que)定
實心(xin)坯料穿孔時的(de)計算公式(shi)如下：
b. 尼科(ke)波爾南方鋼管廠(chang)確定(ding)穿(chuan)孔力的公式：
3. 預鉆(zhan)孔(kong)坯(pi)料擴(kuo)孔(kong)時(shi)擴(kuo)孔(kong)力的(de)確定(ding)
預(yu)鉆孔(kong)坯料擴孔(kong)時(shi)擴孔(kong)力的計算公式(shi)如下：
尼科波(bo)爾(er)南(nan)方鋼管(guan)廠的經驗認為：
a. 在(zai)預鉆孔(kong)坯(pi)料擴孔(kong)時，坯(pi)料在(zai)穿孔(kong)機上不進行鐓粗。其延伸(shen)系數取大于(yu)1,但比實心坯(pi)料穿孔(kong)時小。
b. 擴孔力(li)可以(yi)按實心坯料穿(chuan)孔的公式(shi)來計算，其大小取(qu)為(wei)計算值的25%~30%.
