當毛管進入到L1區的后半區即壓扁減徑區時,孔型側壁對毛管有了較好的支撐作用而使得毛管一邊發生壓扁變形,一邊發生減徑變形,以減小毛管內壁與頂頭之間的間隙,為實現毛管的一次咬入和減壁變形作準備。減徑變形時,毛管的平均直徑和平均周長減小,金屬產生軸向延伸和橫向寬展,管壁有所增厚。由于在壓扁減徑過程中,毛管橫截面上各處的金屬應力狀態不同,因而其管壁增厚也是不問的。在孔型側壁開口處,金屬處于自由傲粗狀態,加之有部分金屬從孔型頂部流向開口處,因而該處管壁的增厚最大。
壓扁區和壓扁減徑區L1的長度以及兩區在L1中所占的比例與孔型形狀、毛管內壁和頂頭之間的間隙大小以及毛管的壁厚有關。隨著軋制過程的繼續進行,毛管內壁開始與頂頭接觸,毛管進人減徑減壁區(L2區),即發生二次咬人。在L2區中,毛管主要發生減壁變形。由于孔型的特點和頂頭對毛管內壁的支撐作用,毛管的減壁是通過減小外徑和擴大內徑來實現的(圖5-2)。此區中金屬的變形量最大,毛管在外徑減小,內徑擴大,管壁迅速減薄的同時,產生了較大的延伸。
由于軋輥孔型帶有側壁開口角,并存在著軋輥輥縫,而頂頭橫截面又是圓形(錐形頂頭和球形頂頭)的,在減徑減壁區(L2區)中,孔型側壁開口處的金屬是得不到壓縮加工的,使得該處的毛管管壁橫向增厚迅速增加,由于金屬不均勻變形的結果,延伸大的孔型頂部的金屬會對孔型側壁開口處的金屬產生一個附加軸向拉應力。另外,在軋輥摩擦力的作用下,軋輥沿軋制出口方向對變形區中的金屬會產生拉應力,而頂頭對變形區中的金屬沿軋制出口方向的流動會產生阻力,使得毛管的內、外層金屬之間產生軸向附加剪切應力和附加剪切變形。
研究和生產實踐均表明,無縫鋼管自動軋管時的荒管橫裂缺陷主要是因毛管橫截面上嚴重的變形不均而引起的。在圓孔型中軋管時,毛管管壁沿軸向在孔型的頂部受到壓應力,在孔型的兩側壁處受到拉應力。由于自動軋管工藝一般要求毛管在軋管孔型中軋制2-3道次,毛管經過前一道次軋制后,在孔型側壁處的壁厚會增加;當進行后一道次軋制時.其增厚的管壁經翻轉90°之后變化到了孔型的頂部。這樣就會造成后一道次毛管的減壁變形主要集中在孔型頂部。這種較前一道次更為嚴重的毛管不均勻變形會使得孔型側壁處的金屬因管壁較薄而受到的拉應力比前一道次軋制時更大。一旦超過金屬的強度極限應力.就會導致軋輥輥縫兩側的荒管管壁出現周期性的破裂(軋制薄壁管時容易發生)。當管壁沿軸向所受到的各種拉應力疊加之后,特別是當后一道次軋制的毛管溫度較低時,荒管產生橫裂的可能性會增大。
頂頭對金屬沿軸向流動的阻力還會促進金屬的橫向流動,使荒管的橫向壁厚不均加劇。