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一、坯料穿（擴(kuò)）孔時的金屬流動

不銹鋼管擠壓生產(chǎn)工藝過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。

實心坯的穿孔和鉆孔坯的擴(kuò)孔，其金屬流動可以按相同的圖像來描述。

1. 實心坯料穿孔時的金屬流動

為了研究在立式穿孔機(jī)上穿孔時金屬的流動，采用在兩端刻有坐標(biāo)網(wǎng)格，不帶潤滑劑的坯料鐓粗后，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，對于不帶玻璃潤滑劑的實心坯料穿孔工藝過程的金屬流動可做如下描述：

當(dāng)穿孔過程開始時，坯料進(jìn)行預(yù)鐓粗，使坯料沿圓周方向金屬流動充滿穿孔筒。此時，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，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，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。

在穿孔過程結(jié)束時，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)表面金屬強(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，穿孔空心坯在擠壓前，會進(jìn)行冷卻、酸洗、檢查及磨修工序。

穿孔時，玻璃潤滑劑的使用，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滑劑的“特殊儲存器”，潤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擠出一層玻璃潤滑劑，潤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，尤其是對于長坯料的生產(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)表面接觸提供了潤滑條件，使穿孔時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)孔時的金屬流動

預(yù)鉆孔坯料的擴(kuò)孔過程沒有坯料的鐓粗工序。

擴(kuò)孔過程開始時，在特殊形狀擴(kuò)孔頭向下移動的作用下，坯料金屬開始塑性流動。金屬首先向側(cè)面擴(kuò)張流動，至充滿坯料和穿孔筒內(nèi)表面之間的間隙。然后向上流動。當(dāng)擴(kuò)孔時的擴(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)束整個擴(kuò)孔過程。

擴(kuò)孔過程中各階段金屬的流動如圖3-29所示。

圖3-29.jpg