4.4  孔腔形成机理

斜轧实心管坯时，在顶头接触管坯前常易出现金属中心破裂现象，当大量裂口发展成相互连接，扩大成片以后，金属连续性破坏，形成中心空洞即孔腔。见图4-5。在顶头前过早形成孔腔，会造成大量的内折缺陷，恶化钢管内表面质量，甚至形成废品，因此在穿孔工艺中力求避免过早形成孔腔。

图4-5  孔腔示意图

影响孔腔形成的主要因素有：

变形的不均匀性（顶头前压缩量）

不均匀变形程度主要决定于坯料每半转的压缩量（称为单位压缩量），生产中指顶头前压缩量。顶头前压缩量愈大则变形不均匀程度也愈大，导致管坯中心区的切应力和拉应力增加，从而容易促进孔腔的形成。一般用临界压缩量来表示最大压缩量值的限制，压缩量小于临界压缩量则不容易或不形成孔腔。

椭圆度的影响

穿孔过程中在管坯横断面上存在着很大的不均匀变形，椭圆度愈大，则不均匀变形也愈大。按照体积不变定律可知，横向变形愈大则纵向变形愈小，将导致管坯中心的横向拉应力、切应力以及反复应力增加，加剧了孔腔的形成趋势

单位压缩次数的影响

在生产中主要指管坯从一次咬入到二次咬入过程中管坯的旋转次数，次数的增多就容易形成孔腔。

钢的自然塑性

钢的自然塑性由钢的化学成分、金属冶炼质量以及金属组织状态所决定，而组织状态又由管坯加热温度和时间所影响。一般来说塑性低的金属，穿孔性能差，容易产生孔腔。