無潤(run)滑(hua)擠(ji)(ji)壓時，很難用一(yi)個(ge)公(gong)式表(biao)示擠(ji)(ji)壓時所需要(yao)的力(li)；而(er)在(zai)一(yi)定溫度下，使(shi)用潤(run)滑(hua)劑擠(ji)(ji)壓某種金(jin)屬所需要(yao)的力(li)，卻可以由理論公(gong)式表(biao)示，并(bing)且(qie)由實驗所證實。
將變形金屬壞(huai)料(liao)加熱(re)到(dao)適(shi)當的溫(wen)度，放置(zhi)在一(yi)個(ge)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鋼(gang)制圓筒形的密(mi)(mi)封(feng)容器（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒）內，密(mi)(mi)封(feng)容器的一(yi)端由擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模封(feng)閉，模孔的面積(ji)即為(wei)所要(yao)求(qiu)得(de)到(dao)的制品(pin)的斷面。 擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒的另一(yi)端由活塞(sai)(sai)（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿）密(mi)(mi)封(feng)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿可以(yi)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒內移動，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)金屬并(bing)使之變形。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿裝(zhuang)置(zhi)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機的主(zhu)柱塞(sai)(sai)上(shang)，并(bing)由擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機提供足(zu)夠的壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力。
擠壓不銹(xiu)鋼管時，采用帶圓孔的擠壓模，將一根裝置在穿孔柱塞并可在擠壓桿內孔中移動的芯棒通過在擠壓筒中的空心壞料。伸入擠壓模孔的定徑帶。然后，擠壓桿在擠壓模和芯棒組成的環形縫隙中擠壓出鋼管。
擠壓(ya)力的大小主要取決(jue)于(yu)材料的變形(xing)抗力、潤滑劑以及擠壓(ya)過程(cheng)工藝參數的選擇。
1. 擠壓力大小(xiao)的表示
設F為(wei)(wei)在(zai)一個半徑為(wei)(wei)R的(de)擠(ji)壓(ya)筒(tong)中擠(ji)壓(ya)長(chang)度(du)為(wei)(wei)L的(de)坯(pi)料時所需要的(de)總力(li)。一段厚度(du)為(wei)(wei)dl的(de)金屬離開模子(zi)的(de)距離為(wei)(wei)ι; f為(wei)(wei)擠(ji)壓(ya)時金屬與擠(ji)壓(ya)筒(tong)之(zhi)間的(de)摩擦系數，則：
西拜勒氏(shi)認(ren)為，進行一次變(bian)形所需要的力(li)等(deng)于斷(duan)面(mian)上的變(bian)形和變(bian)形總阻力(li)的乘積(ji)。所指變(bian)形即(ji)為變(bian)形材料的原始斷(duan)面(mian)與最終斷(duan)面(mian)之間的自(zi)然對數(shu)比(bi)例。
設μ為擠壓比，即擠壓筒面積與擠壓模孔斷面積之比；Kw為擠壓溫度下抵抗金屬變形的阻力，則：
使用一般的潤滑劑(ji)(ji)時(shi)，摩擦系(xi)數為f=0.05,而有(you)色金屬不同(tong)潤滑劑(ji)(ji)擠壓時(shi)，摩擦系(xi)數為f=0.12。
各(ge)種金屬及(ji)合(he)金的(de)變形(xing)阻(zu)力(li)如圖3-19所示。在(zai)不同(tong)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度下擠壓(ya)(ya)金屬及(ji)合(he)金時，擠壓(ya)(ya)力(li)隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)度的(de)變化而增減(jian)。用(yong)式（3-3)、式（3-4)可以算出金屬和合(he)金在(zai)不同(tong)擠壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)(wen)度下的(de)變形(xing)阻(zu)力(li)。因此，對每一種金屬和合(he)金都(dou)可以畫出一條表(biao)示溫(wen)(wen)(wen)度與變形(xing)阻(zu)力(li)的(de)關系曲線。在(zai)擠壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)(wen)度范圍(wei)內，這些(xie)曲線都(dou)是直(zhi)線。
上述變(bian)形阻力值(zhi)(zhi)是應用擠壓(ya)力公式計算出來的(de)。可以(yi)發現，在(zai)這種已(yi)得到的(de)數值(zhi)(zhi)及各種高(gao)溫(wen)阻力試驗(yan)（蠕變(bian)試驗(yan)、高(gao)溫(wen)抗壓(ya)強度試驗(yan)）中所得到的(de)數值(zhi)(zhi)之間存(cun)在(zai)著(zhu)一(yi)個簡單(dan)的(de)關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實(shi)際(ji)上(shang)p值位于400~1200MPa,此(ci)可作為參考(kao)。擠壓機的(de)比(bi)壓p值的(de)高低取決于擠壓筒的(de)直徑(jing)。如果所選擇(ze)的(de)直徑(jing)過大，比(bi)壓就(jiu)(jiu)很(hen)低，不(bu)能(neng)得到足夠的(de)力來(lai)完成操作；如果相反，所選擇(ze)的(de)擠壓筒直徑(jing)太(tai)小，擠壓簡就(jiu)(jiu)有(you)(you)變形或因不(bu)能(neng)承受太(tai)大的(de)壓力而破(po)裂的(de)危險(xian)，還有(you)(you)可能(neng)使擠壓桿彎折。
圖2-3已(yi)經(jing)指出，在(zai)不同(tong)的擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)壓(ya)力下，應該使用(yong)的最大及最小擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)的尺寸，以及最通(tong)常的操作所使用(yong)的擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)直徑。
圖2-4也表明(ming)，金屬的(de)(de)變形阻力與變形可能(neng)性（擠壓比）之間的(de)(de)關系。式（3-1)和式（3-2)還指(zhi)出，金屬的(de)(de)變形阻力越高(gao)，則變形的(de)(de)可能(neng)性越小。
假設(she)摩擦(ca)力可以忽略不計，即 f=0 , 則公式(shi)如下：
圖(tu)2-4 的(de)(de)曲線是以(yi)(yi) p=400~600~1200MPa繪制的(de)(de)。由(you)圖(tu)2-4 可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)，由(you)于碳素(su)鋼的(de)(de)變(bian)形抗力很低，其擠(ji)(ji)壓變(bian)形的(de)(de)可(ke)能性很大(da)。作為(wei)試驗數(shu)據，可(ke)能以(yi)(yi)擠(ji)(ji)壓比μ=225進(jin)行擠(ji)(ji)壓加工，即可(ke)用直徑為(wei)Φ120mm的(de)(de)圓坯料直接擠(ji)(ji)壓成ф10mm×5mm的(de)(de)扁鋼。而相反(fan)，耐熱鋼的(de)(de)變(bian)形可(ke)能性則(ze)小得多(duo)。如尼莫尼克(ke)難熔(rong)合金，無論(lun)使用什(shen)么樣的(de)(de)擠(ji)(ji)壓機都不可(ke)能在一道次擠(ji)(ji)壓工序(xu)中，使其延伸(shen)系數(shu)能夠超過(guo)μ=80。
從以上擠(ji)壓公式(shi)可以預見，如果按(an)照擠(ji)壓桿的(de)(de)進程測繪(hui)擠(ji)壓所(suo)需要的(de)(de)力(li)，則曲線將有如圖3-20所(suo)示的(de)(de)形(xing)狀。圖3-20(a)所(suo)示為不使用潤滑劑(ji)時(shi)(shi)，擠(ji)壓力(li)與坯料(liao)長度的(de)(de)關系。當擠(ji)壓開始時(shi)(shi)，擠(ji)壓力(li)很高，隨著操(cao)作的(de)(de)進行，擠(ji)壓力(li)不斷(duan)地減小(xiao)，當擠(ji)壓結束時(shi)(shi)，此力(li)只相(xiang)當于無摩擦變形(xing)時(shi)(shi)所(suo)需要的(de)(de)力(li)。
圖3-20(b)所示為使用(yong)潤滑劑(ji)擠壓(ya)(ya)時(shi)，擠壓(ya)(ya)力(li)與坯料長度的(de)(de)關系(xi)。摩擦系(xi)數(shu)值f的(de)(de)高低決定于(yu)所使用(yong)的(de)(de)潤滑劑(ji)的(de)(de)質量(liang)，當選用(yong)適當的(de)(de)玻璃潤滑劑(ji)時(shi)，可(ke)使摩擦系(xi)數(shu)值f很小，操作開(kai)始(shi)時(shi)就沒(mei)有(you)頂(ding)峰壓(ya)(ya)力(li)。
圖3-20(c)所(suo)(suo)示(shi)為使用潤(run)滑劑慢速擠(ji)壓(ya)時(shi)，擠(ji)壓(ya)力(li)與坯(pi)料(liao)長度的(de)(de)關系(xi)。當(dang)緩(huan)慢地進行擠(ji)壓(ya)時(shi)，精確地記錄(lu)擠(ji)壓(ya)力(li)，可以(yi)發現在擠(ji)壓(ya)過程中，壓(ya)力(li)有所(suo)(suo)上升，這是由于(yu)操作過程中擠(ji)壓(ya)坯(pi)料(liao)的(de)(de)冷卻，導致變形(xing)抗力(li)增(zeng)加，于(yu)是總的(de)(de)擠(ji)壓(ya)力(li)隨著操作的(de)(de)進行而增(zeng)加。
最后，如果采用不適(shi)當的(de)潤(run)滑劑慢速擠(ji)壓(ya)時(shi)，所(suo)需要的(de)擠(ji)壓(ya)力(li)與坯料(liao)長(chang)度的(de)關系曲線將會(hui)出現兩個峰值壓(ya)力(li)，即操作開始時(shi)和擠(ji)壓(ya)結束時(shi)的(de)頂峰壓(ya)力(li)。而(er)因坯料(liao)冷卻所(suo)引起的(de)阻力(li)升(sheng)高，并未因摩擦的(de)減小而(er)抵消。
2. 擠(ji)壓(ya)過程(cheng)中擠(ji)壓(ya)力的變化
擠(ji)(ji)壓(ya)開(kai)始和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)過(guo)程中的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)力，取決于坯(pi)料的(de)化學成(cheng)分、加(jia)熱溫度(du)、切斷擠(ji)(ji)壓(ya)速度(du)、工模具溫度(du)、潤滑劑和(he)坯(pi)料長度(du)以(yi)及(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)方法和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)模形狀等一系列的(de)因素。
不銹鋼管坯料末端在一定的擠壓速度下，擠壓力隨著坯料長度變化的特性曲線如圖3-21所示。
圖3-21中(zhong)，橫坐標表(biao)示擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)頭部對坯料前端(duan)的(de)距(ju)離。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始時，由于首先在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)件上(shang)形成金屬(shu)流線，出現(xian)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)迅速上(shang)升。在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)末期，由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)移(yi)近擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模前端(duan)的(de)“死區”，而(er)對于“死區”則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)不足，所以壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)再次上(shang)升。如果此時擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)不切斷（關機(ji)），則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)就會被制動，液壓(ya)(ya)(ya)系(xi)統的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)上(shang)升到額定(ding)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)。
A 坯(pi)料裝入溫度和擠壓(ya)筒溫度的(de)響
擠壓力隨著(zhu)坯料的裝入溫度的下降而上升，對擠壓筒溫度的關系也相同(tong)。
如(ru)圖3-21所(suo)示，只是(shi)(shi)擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)變(bian)(bian)得更(geng)大(da)。但是(shi)(shi)，擠壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)，由變(bian)(bian)形(xing)(xing)功傳給擠壓(ya)(ya)(ya)坯料的熱(re)(re)量(liang)(liang)比從擠壓(ya)(ya)(ya)筒放出的熱(re)(re)量(liang)(liang)是(shi)(shi)大(da)或是(shi)(shi)小，對于壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)曲線(xian)有很大(da)的影響。如(ru)果(guo)輸入的熱(re)(re)量(liang)(liang)比放出的熱(re)(re)量(liang)(liang)大(da)，則由于擠壓(ya)(ya)(ya)坯料的溫度上(shang)升(sheng)，變(bian)(bian)形(xing)(xing)抗力(li)(li)下(xia)降，因而擠壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)減小（圖3-22).如(ru)果(guo)從擠壓(ya)(ya)(ya)筒放出的熱(re)(re)量(liang)(liang)大(da)于變(bian)(bian)形(xing)(xing)熱(re)(re)，則關(guan)系曲線(xian)相(xiang)反(fan)，在擠壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)上(shang)升(sheng)（圖3-23)。
B 擠壓(ya)速度的影響
為了提高擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)速(su)度(du)需要加大擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)，為了降低擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)速(su)度(du)則需要減(jian)小擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)。如(ru)果在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程(cheng)中(zhong)，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)速(su)度(du)從(cong)v,變到(dao)v2,則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)隨(sui)坯料長(chang)度(du)變化的曲線如(ru)圖3-24所示。
在每(mei)一(yi)擠壓(ya)過程中，通過調節，可(ke)使(shi)擠壓(ya)速度保持(chi)在恒定值。
由于擠壓時間不同(tong)，因(yin)而壓力曲(qu)線長度的不同(tong)是由于擠壓速度不同(tong)所(suo)致，如(ru)圖3-24和(he)圖3-25所(suo)示。
a. 在20~25mm/s速(su)度(du)情況(kuang)下(xia)，隨坯(pi)料(liao)(liao)長度(du)而變化的擠壓力下(xia)降，并在擠壓到一大(da)半坯(pi)料(liao)(liao)長度(du)后，擠壓力變得最小(xiao)。
b. 在10~15mm/s速度時，擠(ji)壓力隨坯料(liao)長度變化保持(chi)不變。
在恒定的(de)速度(du)(du)下擠(ji)壓時，擠(ji)壓力能以1:2的(de)比例變化(hua)，這(zhe)是因為坯料裝入溫(wen)度(du)(du)、擠(ji)壓筒溫(wen)度(du)(du)和(he)變形熱綜(zong)合影響的(de)結(jie)果(guo)。
在擠壓(ya)開始和擠壓(ya)結束(shu)這(zhe)兩種(zhong)工作條件下，擠壓(ya)力和擠壓(ya)速(su)度之間(jian)并不存在單(dan)一(yi)的關(guan)系。如果不考慮這(zhe)兩種(zhong)情況，則可用圖3-26來表示擠壓(ya)速(su)度和擠壓(ya)力鋼管擠壓(ya)時的金屬流動及變形力的確定之間(jian)的基本關(guan)系。
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機在某一(yi)定的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力以下(xia)，不能(neng)進行擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)，并處于停止(zhi)狀態。從這一(yi)點起的(de)整個(ge)曲線很(hen)平(ping)坦，很(hen)小(xiao)的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力變化已經足夠使擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度變化很(hen)大。
在(zai)擠壓(ya)(ya)開始時(shi)，首(shou)先必須在(zai)擠壓(ya)(ya)坯料中形成“金屬(shu)流線”，在(zai)此(ci)瞬間內，擠壓(ya)(ya)桿(gan)幾乎完全處于停止。當(dang)擠壓(ya)(ya)銅和青銅時(shi)，這個時(shi)間一般(ban)在(zai)1.5~2.0s.而在(zai)擠壓(ya)(ya)難擠壓(ya)(ya)的高合金時(shi)，這個時(shi)間在(zai)2s以(yi)下，但在(zai)特殊情況下可能大(da)大(da)超過2秒。
在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)停止的(de)時間(jian)內，由于節流閥打開(kai)，活塞泵在(zai)運轉(zhuan)，所以(yi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)體積(ji)增(zeng)加，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)很快上升。只要擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件金屬開(kai)始流動，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)就突(tu)然下降，因此，在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)開(kai)始時總是出現劇烈(lie)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)峰(feng)值。
