由于沖孔之后，沖孔坯存在杯底，且延伸系數(shù)小，沖孔坯壁厚又太厚，一般情況下，需要在壓力沖孔機(jī)和軋管機(jī)之間增設(shè)斜軋延伸機(jī)(大頂管機(jī)組和擠壓管機(jī)組除外)。其目的是減薄沖孔坯的壁厚，延穿沖孔坯的杯底，提高毛管的壁厚精度。對于方坯沖孔而言，還要在沖孔機(jī)之前增設(shè)定型機(jī)，以便對方坯的角部進(jìn)行壓縮定型，保證沖孔坯的壁厚精度。
壓力沖孔機(jī)分為立式壓力沖孔機(jī)和臥式壓力沖孔機(jī)兩種。壓力沖孔機(jī)主要由沖孔機(jī)液壓系統(tǒng)、沖孔模系統(tǒng)和張力柱系統(tǒng)組成。圖4-2所示為臥式壓力沖孔機(jī)的沖孔過程。
從圖4-2可知，壓力沖孔時的管坯變形過程如下:沖孔開始時，沖頭先與管坯的端面中心部分接觸，逐步對管坯施加壓力，當(dāng)沖頭作用在管坯上的應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度時，管坯開始發(fā)生塑性變形，此時，在沖頭的前端形成一個45°的圓錐體不變形X(死區(qū))(圖4-2a)。此區(qū)對沖孔前方的金屬起著尖劈的作用，使得管坯中心部分(與沖頭面積相等)的金屬沿徑向流動而形成管坯的內(nèi)孔，直到管坯的表面與沖孔模的內(nèi)壁接觸，最終形成圖形沖孔坯(圖4-2b)。
從壓力沖孔的變形過程還不難看出，管坯套入沖孔模之后，在沖頭的作用下產(chǎn)生壓縮變形，管坯自始至終承受著軸向壓應(yīng)力的作用。當(dāng)管坯表面還沒有與沖孔模內(nèi)壁發(fā)生接觸之前，即當(dāng)管坯橫截面的周邊總長度小于沖孔模內(nèi)壁的圓周長時，管坯沿徑向產(chǎn)生壓應(yīng)力，沿周向產(chǎn)生拉應(yīng)力，如圖4-4a所示。一旦管坯表面與沖孔模內(nèi)表面接觸，管坯在受到軸向壓應(yīng)
力和徑向壓應(yīng)力作用的同時，還受到周向壓應(yīng)力的作用，如圖4-4b所示。并且，因為沖孔模的內(nèi)徑與管坯的直徑相差很小，在沖頭壓力的作用下，管坯表面在很短的時間內(nèi)就會與沖孔模內(nèi)壁發(fā)生接觸。因此，管坯的沖孔變形過程主要是在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下完成的。
管坯由于是在三向壓應(yīng)力作用下發(fā)生變形的，因此對管坯中心部分的疏松和縮孔會起到壓實的效果，其內(nèi)部的裂紋有可能得以“焊合”，而柱狀晶組織在沖孔之后會得到“破碎”。所以，壓力沖孔工藝可以改善管坯的低倍組織缺陷，為后續(xù)延伸工序(周期軋管機(jī)組)和頂管工序(頂管機(jī)組)、擠壓工序(擠壓管機(jī)組)提供質(zhì)量良好的沖孔坯。
對于一些塑性比較差，不適宜采用直接穿孔工藝生產(chǎn)的高合金無縫鋼管管坯，可以先進(jìn)行壓力沖孔，再進(jìn)行延伸軋制。
