無芯棒拔管時，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，鋼管存在不均勻變形。通過數(shù)學(xué)計算可以證明，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“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，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，鋼管存在不均勻變形。通過數(shù)學(xué)計算可以證明，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“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，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的方法來說明無芯棒拔管時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的金屬流動情況。
