為了便于直接觀察無縫鋼管生產中荒管附加變形的分布情況,有人采用“插螺釘法”和“刻網格法”對兩種特殊的毛管進行了試驗研究。前者在沿毛管的一條母線上擰入一排M6的螺釘,間距為10mm,螺釘兩端與毛管的內、外表面相齊;后者是在機床上將毛管的外表面沿縱、橫方向加工出正方形的小格,小格邊長5mm,溝槽深度為1~1.5 mm,加熱時用填料將溝槽填平。從獲得的“插螺釘法”軋卡試樣的縱向和橫向剖面圖(圖5-24)可以清楚地看到毛管各部分金屬的流動情況。
在壓扁減徑區(I區),因為芯棒沒有與毛管的內壁接觸且變形量較小,毛管外徑受到軋輥的壓縮產生了不大的彎曲變形,其橫截面變成了橢圓,管壁有微量增厚,與軋輥接觸的外表層金屬有少許與軋輥旋轉方向一致的切向流動,螺釘發生了與軋輥旋轉同向的歪斜(圖5-24所示的截面1,2, 3)。
在減徑減壁區(II區),由于芯棒與毛管的內壁沿軋制力作用方向(橢圓孔型的短軸方向)之間的間隙為零,軋輥的脊部劇烈地壓縮了毛管的外徑(即壁厚),而芯棒直徑沿變形區是不變化的,因此金屬變形主要在軋輥上完成,毛管的外表層金屬發生了很大的軸向和切向流動(圖5-24所示的截面4)。此區中芯棒在毛管摩擦力的作用下也開始旋轉。當采用半浮動(限動)芯棒操作時,芯棒順軋制方向(軸向)的移動速度低于荒管的前進速度,芯棒阻礙著毛管內表層金屬的軸向流動,所以毛管的內表層金屬沿軸向和切向流動的速度都低于毛管的外表層金屬。毛管管壁中層的金屬也會產生切向和軸向流動,但流動的速度較慢,并發生壓彎變形,這就使原來呈圓柱形的螺釘成為微彎的“C”形。
在均壁區(III區),無縫鋼管毛管的壁厚只受到少許壓縮變形,此區主要起均壁作用。在減壁區中被軋薄延伸了的螺釘經均整后仍然保持著原來的歪斜狀態,由于毛管的管壁較薄和此區的均壁作用,螺釘的斷面在切向和軸向都像一個平行四邊形(圖5-24所示的截面5, 6)。
在轉圓區(IV區),荒管不再發生壓縮變形,只起到規圓作用,螺釘的形狀基本上不再發生變化(圖5-24所示的截面7, 8)。