为了计算坯料管管壁的周向拉应力σT,利用截面法,在变形区中用相距一个单位长度的两个横截面,与一个通过坯料管轴线的径向纵截面的单元体作为研究对象(图5-32c)。假设作用在该单元体上的总压力为P,则:
由此可见,导致单元体管壁发生塑性变形的单位压应力Q与单元体的管壁厚度和变形金属的屈服强度成正比,与单元体管壁的内径成反比。也就是说当坯料管的外径一定时,其管壁越薄,扩径变形所需要的拔制力就越小。
若金属的屈服强度越大,产生扩径变形所需要的拔制力就越大。坯料管在最薄或屈服强度最小的管壁处,发生塑性变形所需要的拔制力是最小的。根据最小阻力定律,坯料管在此处会最先产生塑性变形。
一般来讲,无缝钢管的坯料管都存在着沿横向的壁厚不均。从上述分析可知.纵轧扩管时,坯料管最小处的管壁会先发生扩径变形,管壁减薄。其结果是本身就最薄处的坯料管管壁变得更薄,而相对较厚处的管壁减壁量较小,扩制后的荒管,其壁厚不均程度在坯料管壁厚不均的基础上会进一步加大。
同样,当坯料管的加热溢度不均匀时,会带来变形金属屈服强度的差异,坯料管的加热温度越高.其屈服强度越小,金属变形会在最小处优先发生。反之,则相反。结果是坯料管的温度较高处的管壁经纵轧扩径后,管壁减薄更为明显;而温度较低处的管壁,其周向伸长变形和径向压缩变形量较小,致使荒管出现壁厚不均。