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 穿孔变形区中四个区段

Ⅰ区称之为穿孔准备区，（轧制实心圆管坯区）。Ⅰ区的主要作用是为穿孔作准备和顺利实现二次咬入。这个区段的变形特点是：由于轧辊入口锥表面有锥度，沿穿孔方向前进的管坯逐渐在直径上受到压缩，被压缩的部分金属一部分向横向流动，其坯料波面有圆形变成椭圆形，一部分金属轴向延伸，主要使表层金属发生形变，因此在坯料前端形成一个“喇叭口”状的凹陷。此凹陷和定心孔保证了顶头鼻部对准坯料的中心，从而可减小毛管前端的壁厚不均。

该段的变形参数一般用 d/D表示。

Ⅱ区称为穿孔区，该区的作用是穿孔，即由实心坯变成空心的毛管，该区的长度为从金属与顶头相遇开始到顶头圆锥带为止。这个区段变形特点主要是壁厚压下,由于轧辊表面与顶头表面之间距离是逐渐减小的,因此毛管壁厚是一边旋转,一边压下，因此是连轧过程,这个区段的变形参数以Ⅰ壁厚相对压下量来表示,壁厚上被压下的金属,同样可向横向流动(扩径)和纵向流动(延伸)但横向变形受到导盘的阻止作用,纵向延伸变形是主要的。导盘的作用不仅可以限制横向变形而且还可以拉动金属向轴向延伸,由于横向变形的结果,横截面呈椭圆形。

Ⅲ区称为碾轧区,该区的作用是碾轧均整、改善管壁尺寸精度和内外表面质量，由于顶头母线与轧辊母线近似平行，所以压下量是很小的，主要起均整作用。轧件横截面在此区段也是椭圆形，并逐渐减小。

Ⅳ区称为归圆区。该区的作用是把椭圆形的毛管，靠旋转的轧辊逐渐减小直径上的压下量到零，而把毛管转圆，该区长度很短，在这个区变形实际上是无顶头空心毛管塑性弯曲变形，变形力也很小。

变形过程中四个区段是相互联系的，而且是同时进行的，金属横截面变形过程是由圆变椭圆再归圆的过程。

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视频作者：华北金属（天津）有限公司

表示螺旋运动的基本参数是：切向运动速度、轴向运动速度和每半转的位移量（即螺距）。

首先来讨论轧辊上任意一点的速度，如果轧辊圆周速度为W，则可以分解为两个分量（切向分量和轴向分量）。

VB=WCOSβ=πD Nb/60×COSβ------切向旋转速度         （1）

UB＝Wsinβ=πD Nb/60×sinβ-----轴向速度             （2）    

式中D----所讨论截面的轧辊直径，mm;

   Nb----轧辊转速， rpm;

   β----咬入角。

在轧制过程中由于坯料靠轧辊带动，轧辊将相应的速度传递给管坯，则管坯速度为：

  VP=πD Nb/60×COSβ= VB  即VP= VB                （3）                

但实际上轧辊速度和金属速度并非完全相等。一般金属运动速度小于轧辊速度，即两者之间产生滑移，可用滑移系数来表示两者速度，这样

VP=πD Nb/60×COSβ×ητ                           (4)

UP＝πD Nb/60×sinβ×η0                           (5)

式中ητ ---切向滑移系数,

η0  ---轴向滑移系数,两者小于1。

在生产中有实际意义的是毛管离开轧辊时的一点速度，众所周知，出口速度愈大，即生产率也愈高。为了简化计算，一般假设轧辊出口速度等于UP，实际误差包含在滑移系数中。

毛管离开轧辊一点的轴向滑移系数可用公式(2)求出轴向速度,除以毛管长度得出理论的穿孔时间,再和实测时间相比,即η0=T理/T实.这样确定η0后,则可计算出毛管离开轧辊的轴向速度。

螺距在变形中是个可变值，并且随着管坯进入变形区程度增加而增加，这是由于管坯-毛管断面积不断减小而轴向流动速度不断增加所致。

毛管离开轧辊一点的螺距值计算公式为:

     T=π/2×η0/ητ×DB×tgβ

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产生内折缺陷的主要因素有以下几方面：

1)   管坯质量.

理论和实践证明，连铸坯的中部应该疏松且面积较大，若中部疏松区小的话，说明柱状晶发达，这样金属变形时就容易产生内折缺陷。另外管坯若出现连续的缩孔也容易产生内折缺陷。

2)   加热质量

加热质量的不好会影响塑性变形能力的降低和不均。温度偏高所引起的抗破能力的下降；温度过低所引起的变形抗力及作用于芯部的剪应力的提高以及温度不均所形成的抗破断能力的薄弱点都有利于穿孔过程中内折缺陷的形成。

3)   磨损严重的轧制工具

轧制工具主要有轧辊和顶头。穿孔辊磨损后，咬入段变得平滑，因此加重了变形分配的不均，降低了管坯与轧辊间的摩擦力，增大了顶头的轴向阻力及毛管的轴向滑移，增加了顶头前及变形区内反复压缩与辗轧次数，因而更容易在穿孔中形成孔腔及而形成内折。严重磨损或是粘结了金属的顶头，则会划伤毛管的内表面而形成内折。

4)   调整参数调整不当

调整参数不当，如顶头前伸量过小、轧辊转速高，倾角小所造成管坯在顶前压缩次数多，都有利于孔腔和内折的形成。

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