無芯棒拔管時(shí)，除無縫鋼管的外徑和壁厚發(fā)生變化之外，鋼管內(nèi)、外層金屬的流動(dòng)是不均勻的，存在比較嚴(yán)重的不均勻變形，因此而產(chǎn)生附加應(yīng)力。若金屬的附加拉應(yīng)力太大，則鋼管表面容易產(chǎn)生橫裂和縱裂;若金屬的附加壓應(yīng)力太大，則鋼管表面容易產(chǎn)生皺紋。所以減小鋼管的不均勻變形是改進(jìn)無芯棒錐形拔模拔管工藝的重要內(nèi)容之一，生產(chǎn)中必須予以充分的注意。無芯棒拔管時(shí)鋼管的不均勻變形與鋼管本身的幾何因素、摩擦力及變形工具(外模)形狀等因素有關(guān)。
首先，我們從拔后鋼管內(nèi)、外表面的面積變化這一現(xiàn)象來說明無芯棒拔管時(shí)，鋼管存在不均勻變形。通過數(shù)學(xué)計(jì)算可以證明，空拔后鋼瞥的外表面面積增加了，而內(nèi)表面面積卻減少了。由此不難理解，鋼管在內(nèi)、外表面層之間有一個(gè)“中性層”，它在變形前后的面積大小并沒有發(fā)生變化。所以，無芯棒拔管時(shí)，沿鋼管徑向各層金屬的變形是不均勻的。表現(xiàn)為:以鋼管的中性層為界，鋼管的外表面層金屬自然延伸最小，內(nèi)表面層金屬自然延伸最大，其外層金屬必然受到內(nèi)層金屬的附加拉應(yīng)力作用，使得外層金屬的實(shí)際延伸比自然延伸大，由于增大了金屬的延伸，鋼管管壁就減薄了。相反，內(nèi)層金屬的延伸受到外層金屬的附加壓應(yīng)力作用，使其實(shí)際延伸比自然延伸小，因而鋼管的管壁厚度就增大了，由此造成中性層偏離鋼管的管壁中間而靠近其外表面。
首先，我們從拔后鋼管內(nèi)、外表面的面積變化這一現(xiàn)象來說明無芯棒拔管時(shí)，鋼管存在不均勻變形。通過數(shù)學(xué)計(jì)算可以證明，空拔后鋼瞥的外表面面積增加了，而內(nèi)表面面積卻減少了。由此不難理解，鋼管在內(nèi)、外表面層之間有一個(gè)“中性層”，它在變形前后的面積大小并沒有發(fā)生變化。所以，無芯棒拔管時(shí)，沿鋼管徑向各層金屬的變形是不均勻的。表現(xiàn)為:以鋼管的中性層為界，鋼管的外表面層金屬自然延伸最小，內(nèi)表面層金屬自然延伸最大，其外層金屬必然受到內(nèi)層金屬的附加拉應(yīng)力作用，使得外層金屬的實(shí)際延伸比自然延伸大，由于增大了金屬的延伸，鋼管管壁就減薄了。相反，內(nèi)層金屬的延伸受到外層金屬的附加壓應(yīng)力作用，使其實(shí)際延伸比自然延伸小，因而鋼管的管壁厚度就增大了，由此造成中性層偏離鋼管的管壁中間而靠近其外表面。
其次，我們還可以采用試驗(yàn)的方法來說明無芯棒拔管時(shí)金屬存在不均勻變形，以便進(jìn)一步揭示摩擦力和拔模形狀對金屬流動(dòng)和不均勻變形的影響。圖7-4表示用坐標(biāo)網(wǎng)格法研究圓形棒材在拉拔變形時(shí)的金屬流動(dòng)情況。
