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超声波技术应用于冷拔钢管或其他金属塑性加工是20世纪７０年代大功率超声波应用的新发展。１９７８年８月，上海市科委正式下达科研任务，由上海钢管厂负责，中国科学院声学研究所和上海超声波仪器厂协作，进行超声波冷拔钢管试验。
超声波振动拔管的原理是将高频电谐振通过换能器转换成机械振动，并将振动能量传播到变形区中，从而改变金属变形的性质和应力状态。
在超声波振动拔管中，换能器的设计是一个核心问题。只有正确设计换能器，才能能地将高频电谐振变为有效的机械振动。
我国20世纪８０年代在自己试制的超声冷拔钢管装置上，对多种材料进行了拉拔试验。试验表明，超声冷拔钢管可以降低拉拔力１５%～２０％；可以提高延伸系数，减少拔制道次；可减少中间热处理，进行多道次连拔；提高了钢管内外表面的光洁度和加工精度；能够拉制常规方法不能拉制的特种金属
钢材力学性能是保证钢材终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。①抗拉强度（σb）试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的能力。②屈服点（σs）具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2（MPa）。上屈服点（σsu）：试样发生屈服而力首次下降前的应力； 下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的小应力。屈服点的计算公式为：式中：Fs--试样拉伸过程中屈服力（恒定），N（牛顿）So--试样原始横截面积，mm2。③断后伸长率（σ）在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。以σ表示，单位为%。计算公式为：σ=（Lh-Lo）/L0*式中：Lh--试样拉断后的标距长度，mm； L0--试样原始标距长度，mm。④断面收缩率（ψ）在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。以ψ表示，单位为%。计算公式如下：式中：S0--试样原始横截面积，mm2； S1--试样拉断后缩径处的少横截面积，mm2。⑤硬度指标金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。A、布氏硬度（HB）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2（MPa）。其计算公式为：式中：F--压入金属试样表面的试验力，N； D--试验用钢球直径，mm； d--压痕平均直径，mm。测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。举例：120HBS10/1000/30：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）。 [1]
内直筋钢管是指钢管的内表面沿圆周带有均布的直筋，这种钢管主要用于制作散热器，如大型变压器的散热器。用带有直筋的钢管制作的散热器具有散热能力强、重量轻，加工制作工时少等优点。其生产主要采用冷拔法，用固定模冷拔，也可用辊式模冷拔。金属在内外模和拔制力作用下，凸筋进入减壁段后立即被充填到一定高度。由于不均变形而产生的附加拉缩变形，可使凸筋高度保持稳定。内螺旋凸筋管是指钢管内表面带有螺旋凸筋，这种异型管传热效率高，使用可靠，被广泛用于高压锅炉的水冷壁。内螺旋凸筋管的成型方法有机加工成型法、焊接+机加工成型法和冷拔成型法。相比之下，冷拔成型法的生产效率高，成本低，经济效益好，是目前生产内螺旋凸筋管的一种主要方法。冷拔成型法是在冷拔过程中使芯头作螺旋运动，从而在圆管内表面形成内螺旋凸筋。其外模为固定式，内模采用短芯头。
我国在20世纪90年代初展开了对内凸筋管方面的研究与试生产。东北工学院在这两种形式的内凸筋管的理论分析、工具制作、试验研究上已取得如下一系列成果。
冷拔内直筋散热器钢管的难点，是在拔制过程中凸筋高度充填的同时伴随着凸筋被拉缩。他们通过试验，分析了筋底壁厚压下率（ε％）、壁径比（δ0/D0）、齿高比（ｋ）及摩擦条件诸因素对凸筋高度充填和凸筋拉缩的影响及它们之间的关系。从工模具设计角度，侧重探讨模具形状对内直筋管冷拔成型的影响。在模具设计的基础上提出了模具的形状参数，根据实验结果，确定了合理的形状参数值，从而为模具设计提供了重要依据。他们先后对固定模拔制内直筋管和辊模拔制内凸筋管，用工程推导法推导出了冷拔内直筋管拔制力计算方法的理论公式，并进行了实验验证。固定拉模的理论计算值与实测值的相对误差小于１５％。辊模拔制内直筋管拔制力的计算值约为固定模所需拔制力实测值的１/３，约为固定模计算值的２/５，这有利于得到凸筋更高的内直筋管。
冷拔内螺旋凸筋管的生产难点是在拔制过程中内螺旋凸筋拉缩。通过实验，分析工艺因素（筋底壁厚压下率、壁径比、壁厚不均度和齿高比）对凸筋拉缩的影响，得出了凸筋拉缩的理论计算式，用该计算式可较准确地选择拔制管料。
在设计冷拔内螺旋凸筋管的模具时，需慎重考虑芯头的螺旋升角，如果选择过大，会导致芯头停止旋转，即芯头旋转自锁现象。利用螺旋副模型推导出了内螺旋凸筋管成形时螺旋升角的临界值为39°～55°，此值与实验结果相吻合。芯头凸筋轴向侧壁角越小，越有利于螺旋凸筋的成形，同时螺旋升角的临界值随摩擦因数的变化而变化，摩擦因数越小也越有利于螺旋凸筋的成形，因此，在内螺旋凸筋管的拔制过程中须保持良好的润滑条件。此结论为内螺旋凸筋管的模具设计提供了重要依据。
通过分析冷拔内螺旋凸筋管内芯头的形式，得出了适合批量生产的内芯头形式是圆柱形螺旋直线内芯头。实验表明，用圆柱形螺旋直线内芯头可生产出符合设计要求的内螺旋凸筋管，并且内芯头的制造成本低，使用寿命长。
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