无芯棒锥形拔模拔管时的金属变形如图7-2所示。通常,人们习惯将变形区的始端即图7-2中A-A截面处的钢管直径确定为拔制前的钢管原始直径D0;将变形区即图7-2中的终端B-B截面处的钢管直径确定为模孔的定往带直径d0。但实际上,钢管的变形是在与拔模接触之前开始的,即在A-A截面之前,钢管就已经发生了减径变形。这是因为钢管本身是一个刚性比较大的整体,当A-A截面之后的钢管发生减径变形时,在A-A截面之前的金属受到A-A截面之后的金属的“牵连”而产生了变形的传递,导致A-A截面的两侧金属“协同变形”而发生减径。但是,A-A截面之前的钢管减径量较小。
另外,当钢管离开拔模的锥形变形区进入定径带之后,钢管外径仍然在继续减小。生产实践表明,空拔后的钢管外径往往小于拔模定径带的直径,并且拔模的锥角越大,钢管的直径缩小量也越大,造成这种现象的原因是,钢管尽管离开了拔模的锥形变形区,但是在离开该变形区后仍然承受着轴向拉伸应力,在此拉应力的作用下。钢管外径会继续产生减径变形,拔模的锥角越大,则拔制力会越大,从而带来的拉伸应力就越大,无缝钢管的减径变形最也就越大。
有关学者采用钢管在变形区人口和出口会发生弯曲变形的理论对上述现象作了进一步的分析。以采用无芯棒锥形拔模拔管为例,设想从被拔制的钢管上沿其轴向切下一块窄条,如图7-3所示,该窄条在整个变形过程中要经过两次弯曲。在变形区入口处,由于模壁压力的作用,该窄条产生第一次弯曲,这次弯曲的结果,使A-A截面前的金属在接触模壁之前就开始发生变形,从而形成了前不接触变形区;当该窄条从变形区入口锥进入定径带并离开B-B截面之后,在沿原来方向移动的过程中,由于模壁的压力消失,受非变形区金属及拔制力的作用,该窄条产生第二次弯曲,在这次弯曲过程终止之前,钢管仍然会继续发生变形,结果是钢管的直径小于拔模定径带的直径,构成了后不接触变形区。由此分析可见,无芯棒拔管时的变形区可以认为是由三部分组成的,即钢管与拔模相接触的一个变形区和钢管与拔模不接触的两个变形区。