我们可以将轧辊工作带的周长展开,把变形的过程表示在时间坐标上,经过这种假设处理之后,上、下轧辊就相当于一个内孔从人口到出口不断变小的模子。在锻轧段,孔型直径和侧璧开口角最大(模子人口)。
随若轧辊的旋转或时间的推移,毛管在轧辊的摩擦力和挡环的阻力作用下,不断被挤人精轧段和终轧段(模子出口)。由于梢轧段和终轧段的孔型直径和孔型侧壁的开口角度小于锻轧段,相当于瓶颈的作用并产生挤压效果,锻轧段的金属不断挤压精轧段和终轧段的金属,使其流向出口而产生轴向延伸,在变形金属之间产生较大的挤压力(轴向压缩应力,图5-11中的P力)。
从变形过程可以看出,终轧段的金属流动速度远远大于锻轧段的金属流动速度。周期轧管时的前滑系数比其他轧管机要大得多,最大可达1.1,由于芯棒和荒管的内壁紧密接触,且金属的流动方向与芯棒运动的方向相反,金属的快速流动会受到芯棒阻力的制约,其结果会增人金属的宽展变形。
无缝钢管进行周期轧管时,金属变形的另一个明显特点是锻轧变形,这是由孔型的特点所决定的。为了保证毛管的顺利喂入和翻转,孔型空轧段的直径比毛管的直径要大许多。当毛管送入空轧段之后,轧辊继续旋转,其锻轧段的锤头以很快的速度(相当于一个摆锤)打击变形区中的毛管。在一个轧制周期内毛管每送进一个喂入量,就遭受一次打击。
由于孔型及轧制方式的特点,周期轧管的变形是基于锻、轧、挤三位一体的变形,周期轧管机不仅是人们常说的锻、轧结合的轧管机,更准确地说。应该是锻、轧、挤相结合的轧管机。无论是挡环阻挡变形金属沿轧辊旋转方向的狄向延伸和孔型侧壁阻止变形金属的横向宽展而引起的反向流动使毛管产生的挤压变形,还是锤头对毛管的锻造变形,或是孔型对毛管的轧制变形,变形区中的金属始终都处于三向压应力状态,显然,它有利于抑制变形金属产生裂纹,提高钢管的综合性能,因而适合生产一些塑性差、难变形的无缝钢管。但是,变形金属的纵向流动阻力以及毛管与轧辊、毛管与芯棒表而之间的相对滑动速度很大,致使金属的不均匀变形较之其他纵轧管机都大。因此,周期轧管时,轧辊和芯棒的磨损相当严重,金属的宽展变形比较明显,荒管产生的质最缺陷也更多。