一、坯料穿（擴(kuò)）孔時(shí)的金屬流動(dòng)

不銹鋼管擠壓生產(chǎn)工藝過(guò)程中的穿孔工藝是指在立式穿孔機(jī)上，采用特殊形狀的穿孔頭，將實(shí)心的坯料穿孔成空心坯。而擴(kuò)孔工藝則是將經(jīng)預(yù)鉆孔的空心坯料在立式穿（擴(kuò)）孔機(jī)上，采用特殊形狀的擴(kuò)孔頭，進(jìn)行空心坯的再擴(kuò)孔。

實(shí)心坯的穿孔和鉆孔坯的擴(kuò)孔，其金屬流動(dòng)可以按相同的圖像來(lái)描述。

1. 實(shí)心坯料穿孔時(shí)的金屬流動(dòng)

為了研究在立式穿孔機(jī)上穿孔時(shí)金屬的流動(dòng)，采用在兩端刻有坐標(biāo)網(wǎng)格，不帶潤(rùn)滑劑的坯料鐓粗后，穿孔“中止”，從徑向平面上取樣制作顯微磨片（圖3-27)來(lái)進(jìn)行分析。

由圖3-27可以看出，穿孔頭下端面形成倒錐形體的金屬“停滯區(qū)”，其大小取決于穿孔頭的形狀和所使用的工藝潤(rùn)滑劑的效果。

而從穿孔余料（圖3-28)可以看出，在其上端面（圖3-28(a))留有坐標(biāo)網(wǎng)格的痕跡，下端面（圖3-28(b))也留有坐標(biāo)網(wǎng)格的痕跡，并在其徑向斷面的顯微磨片上看得出有倒錐形“停滯區(qū)”的金屬流線痕跡（圖3-28（c))。

圖3-28.jpg

據(jù)上所述，對(duì)于不帶玻璃潤(rùn)滑劑的實(shí)心坯料穿孔工藝過(guò)程的金屬流動(dòng)可做如下描述：

當(dāng)穿孔過(guò)程開始時(shí)，坯料進(jìn)行預(yù)鐓粗，使坯料沿圓周方向金屬流動(dòng)充滿穿孔筒。此時(shí)，坯料直徑與穿孔筒直徑相同。當(dāng)穿孔桿下降，穿孔頭接觸坯料上端面時(shí)，由于工具與接觸坯料端面間的摩擦，在其接觸面下形成倒錐體形的“停滯區(qū)”。當(dāng)穿孔桿繼續(xù)下降時(shí)，停滯的錐體狀金屬成為穿孔頭的“前錐”，并隨著穿孔頭的向下推進(jìn)，“前錐”金屬楔入坯料中心，使向徑向延伸的變形金屬沿著穿孔頭周邊和穿孔筒內(nèi)壁向上流動(dòng)。

在穿孔過(guò)程結(jié)束時(shí)，穿孔頭下面的停滯金屬留在穿孔余料的上端面。穿孔余料進(jìn)入“封底”剪切環(huán)后被切斷。而穿孔坯料的下表面則由未變形的金屬組成。

在穿孔過(guò)程中，由于穿孔頭下面部分金屬產(chǎn)生最強(qiáng)烈的變形，導(dǎo)致坯料中心部位金屬的嚴(yán)重不均勻變形。穿孔空心坯內(nèi)表面金屬?gòu)?qiáng)烈的不均勻變形是最容易產(chǎn)生缺陷的部位。因而，往往在低塑性材料管材生產(chǎn)時(shí)，穿孔空心坯在擠壓前，會(huì)進(jìn)行冷卻、酸洗、檢查及磨修工序。

穿孔時(shí)，玻璃潤(rùn)滑劑的使用，使穿孔頭下面的金屬停滯區(qū)大大減小，甚至良好的潤(rùn)滑劑可以完全取代金屬停滯區(qū)的體積。特別是下端面凹形穿孔頭（圖2-28)的采用，使穿孔頭的凹形端面的接觸處成為潤(rùn)滑劑的“特殊儲(chǔ)存器”，潤(rùn)滑劑的熔化部分在穿孔頭的周圍及其與變形金屬之間被均勻地?cái)D出一層玻璃潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑穿孔頭和坯料的內(nèi)表面，以降低摩擦系數(shù)，使剪切變形限制在潤(rùn)滑層的范圍內(nèi)，從而降低了不銹鋼管坯內(nèi)表面產(chǎn)生缺陷的可能性，尤其是對(duì)于長(zhǎng)坯料的生產(chǎn)效果更為顯著。

同樣，坯料的外涂粉為坯料金屬與穿孔筒內(nèi)襯的內(nèi)表面接觸提供了潤(rùn)滑條件，使穿孔時(shí)的摩擦力和不均勻變形區(qū)減小，有利于空心坯表面質(zhì)量的提高。

2. 預(yù)鉆孔坯料擴(kuò)孔時(shí)的金屬流動(dòng)

預(yù)鉆孔坯料的擴(kuò)孔過(guò)程沒有坯料的鐓粗工序。

擴(kuò)孔過(guò)程開始時(shí)，在特殊形狀擴(kuò)孔頭向下移動(dòng)的作用下，坯料金屬開始塑性流動(dòng)。金屬首先向側(cè)面擴(kuò)張流動(dòng)，至充滿坯料和穿孔筒內(nèi)表面之間的間隙。然后向上流動(dòng)。當(dāng)擴(kuò)孔時(shí)的擴(kuò)徑力轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟辛Φ乃查g，進(jìn)行擴(kuò)孔余料的切除，結(jié)束整個(gè)擴(kuò)孔過(guò)程。

擴(kuò)孔過(guò)程中各階段金屬的流動(dòng)如圖3-29所示。

圖3-29.jpg