無(wu)潤滑擠壓(ya)時(shi)，很難用一個公式表示(shi)擠壓(ya)時(shi)所需要的(de)(de)力；而在一定溫(wen)度下，使用潤滑劑擠壓(ya)某種金屬所需要的(de)(de)力，卻可(ke)以由理論公式表示(shi)，并且由實驗所證實。
將變(bian)形(xing)金屬壞料加熱到適當的(de)(de)(de)溫度，放置在(zai)一個(ge)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)鋼制(zhi)圓筒形(xing)的(de)(de)(de)密(mi)封容器（擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒）內，密(mi)封容器的(de)(de)(de)一端由(you)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)封閉，模(mo)孔的(de)(de)(de)面(mian)積即為所要求(qiu)得(de)到的(de)(de)(de)制(zhi)品的(de)(de)(de)斷(duan)面(mian)。 擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒的(de)(de)(de)另一端由(you)活塞(sai)（擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿）密(mi)封。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿可(ke)以在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內移動(dong)，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)金屬并使之變(bian)形(xing)。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿裝(zhuang)置在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)(de)主(zhu)柱塞(sai)上，并由(you)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機提供足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力。
擠壓不銹鋼管時，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。
擠壓力(li)的大小主(zhu)要取(qu)決于材(cai)料的變形抗力(li)、潤滑(hua)劑以及擠壓過程(cheng)工藝參(can)數的選擇。
1. 擠壓力大(da)小的表示
設F為(wei)(wei)(wei)在一(yi)個半徑(jing)為(wei)(wei)(wei)R的(de)(de)擠(ji)壓筒(tong)中(zhong)擠(ji)壓長度(du)為(wei)(wei)(wei)L的(de)(de)坯料時所需要的(de)(de)總力。一(yi)段厚度(du)為(wei)(wei)(wei)dl的(de)(de)金屬離(li)開模(mo)子的(de)(de)距離(li)為(wei)(wei)(wei)ι; f為(wei)(wei)(wei)擠(ji)壓時金屬與(yu)擠(ji)壓筒(tong)之間的(de)(de)摩擦系數(shu)，則：
西拜勒氏(shi)認為，進行一次變(bian)(bian)形(xing)所(suo)需要的(de)力(li)等于斷(duan)面(mian)上的(de)變(bian)(bian)形(xing)和變(bian)(bian)形(xing)總阻(zu)力(li)的(de)乘積。所(suo)指變(bian)(bian)形(xing)即為變(bian)(bian)形(xing)材料的(de)原始斷(duan)面(mian)與最終(zhong)斷(duan)面(mian)之間的(de)自然對數比例(li)。
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(hua)(hua)劑時(shi)，摩擦系數為(wei)f=0.05,而(er)有色金(jin)屬不同潤滑(hua)(hua)劑擠壓時(shi)，摩擦系數為(wei)f=0.12。
各種金(jin)屬(shu)(shu)及合(he)金(jin)的(de)變(bian)形阻力如圖3-19所示。在不(bu)(bu)同(tong)的(de)溫(wen)(wen)度下擠壓(ya)金(jin)屬(shu)(shu)及合(he)金(jin)時，擠壓(ya)力隨溫(wen)(wen)度的(de)變(bian)化而增減(jian)。用(yong)式（3-3)、式（3-4)可以算出(chu)金(jin)屬(shu)(shu)和合(he)金(jin)在不(bu)(bu)同(tong)擠壓(ya)溫(wen)(wen)度下的(de)變(bian)形阻力。因此，對每一種金(jin)屬(shu)(shu)和合(he)金(jin)都可以畫出(chu)一條表示溫(wen)(wen)度與變(bian)形阻力的(de)關系曲(qu)線(xian)。在擠壓(ya)溫(wen)(wen)度范(fan)圍(wei)內，這(zhe)些曲(qu)線(xian)都是直(zhi)線(xian)。
上述變(bian)形阻(zu)力值是應(ying)用擠壓力公式計算出來的。可以發(fa)現，在這(zhe)種已得到(dao)的數(shu)值及各(ge)種高(gao)溫阻(zu)力試驗（蠕變(bian)試驗、高(gao)溫抗壓強(qiang)度(du)試驗）中(zhong)所(suo)得到(dao)的數(shu)值之(zhi)間(jian)存(cun)在著一個簡單的關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際上p值(zhi)位(wei)于400~1200MPa,此可作為(wei)參考。擠壓(ya)機的(de)比(bi)壓(ya)p值(zhi)的(de)高低取決于擠壓(ya)筒的(de)直(zhi)徑(jing)。如(ru)果(guo)所選(xuan)擇的(de)直(zhi)徑(jing)過大，比(bi)壓(ya)就(jiu)很(hen)低，不(bu)能得到足(zu)夠的(de)力來完成操(cao)作；如(ru)果(guo)相反(fan)，所選(xuan)擇的(de)擠壓(ya)筒直(zhi)徑(jing)太小，擠壓(ya)簡就(jiu)有變形或因不(bu)能承(cheng)受太大的(de)壓(ya)力而破裂的(de)危險，還有可能使(shi)擠壓(ya)桿彎折(zhe)。
圖2-3已經指出，在(zai)不同的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)壓(ya)(ya)力(li)下，應該使用的(de)最大及最小擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)的(de)尺寸，以及最通常的(de)操作所使用的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)直徑。
圖2-4也(ye)表明，金屬的(de)變形阻力(li)與變形可(ke)能性（擠壓比）之(zhi)間的(de)關系(xi)。式(shi)（3-1)和式(shi)（3-2)還指出(chu)，金屬的(de)變形阻力(li)越高，則變形的(de)可(ke)能性越小。
假設摩擦力可以(yi)忽(hu)略(lve)不計，即 f=0 , 則(ze)公式如下：
圖(tu)2-4 的(de)曲線是以(yi) p=400~600~1200MPa繪制(zhi)的(de)。由圖(tu)2-4 可(ke)以(yi)看出(chu)，由于(yu)碳素鋼(gang)的(de)變形(xing)抗力很低(di)，其擠壓(ya)(ya)變形(xing)的(de)可(ke)能(neng)(neng)性(xing)很大。作(zuo)為試驗數(shu)(shu)據，可(ke)能(neng)(neng)以(yi)擠壓(ya)(ya)比μ=225進行(xing)擠壓(ya)(ya)加工(gong)，即可(ke)用(yong)直(zhi)徑為Φ120mm的(de)圓坯(pi)料(liao)直(zhi)接擠壓(ya)(ya)成ф10mm×5mm的(de)扁鋼(gang)。而相(xiang)反，耐熱鋼(gang)的(de)變形(xing)可(ke)能(neng)(neng)性(xing)則小(xiao)得多。如尼莫尼克(ke)難熔合金，無論使(shi)用(yong)什么樣的(de)擠壓(ya)(ya)機都不可(ke)能(neng)(neng)在一道次擠壓(ya)(ya)工(gong)序中(zhong)，使(shi)其延(yan)伸系數(shu)(shu)能(neng)(neng)夠(gou)超過μ=80。
從以(yi)上擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)公式(shi)可(ke)以(yi)預見，如果按照擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿的(de)進程(cheng)測繪擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)所需(xu)要的(de)力(li)，則曲線將有如圖3-20所示(shi)的(de)形狀(zhuang)。圖3-20(a)所示(shi)為(wei)不(bu)使用(yong)潤(run)滑劑時，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)與坯料長度的(de)關(guan)系。當(dang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始時，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)很高(gao)，隨著操作的(de)進行，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)不(bu)斷地減小，當(dang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)結(jie)束時，此(ci)力(li)只相當(dang)于(yu)無摩擦變(bian)形時所需(xu)要的(de)力(li)。
圖(tu)3-20(b)所(suo)示為使(shi)用(yong)潤(run)滑劑(ji)(ji)擠壓時，擠壓力與坯料長度的(de)關系。摩(mo)擦系數值f的(de)高(gao)低決定于所(suo)使(shi)用(yong)的(de)潤(run)滑劑(ji)(ji)的(de)質量，當選用(yong)適當的(de)玻璃潤(run)滑劑(ji)(ji)時，可使(shi)摩(mo)擦系數值f很(hen)小，操作開始(shi)時就(jiu)沒(mei)有頂峰壓力。
圖3-20(c)所示為使用潤滑劑慢速擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力與坯料長度(du)的關系。當緩慢地進行擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時，精確地記錄擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力，可以發現(xian)在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過程中，壓(ya)(ya)(ya)(ya)力有(you)所上升(sheng)，這(zhe)是由(you)于(yu)操(cao)作(zuo)過程中擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)坯料的冷卻，導致(zhi)變(bian)形抗力增加，于(yu)是總的擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力隨著操(cao)作(zuo)的進行而增加。
最后，如果采用(yong)不適(shi)當(dang)的(de)(de)潤(run)滑劑慢速擠(ji)壓(ya)時(shi)，所需要的(de)(de)擠(ji)壓(ya)力(li)(li)與坯(pi)料長度的(de)(de)關系曲線將會出現兩個峰值壓(ya)力(li)(li)，即操(cao)作開始時(shi)和擠(ji)壓(ya)結束時(shi)的(de)(de)頂峰壓(ya)力(li)(li)。而因(yin)(yin)坯(pi)料冷(leng)卻(que)所引起的(de)(de)阻力(li)(li)升高(gao)，并未因(yin)(yin)摩擦的(de)(de)減小而抵消。
2. 擠壓(ya)過程(cheng)中擠壓(ya)力的變化
擠(ji)壓(ya)開始(shi)和(he)擠(ji)壓(ya)過程中的(de)(de)擠(ji)壓(ya)力，取決于坯料的(de)(de)化學成(cheng)分、加熱溫度(du)、切斷擠(ji)壓(ya)速度(du)、工(gong)模具溫度(du)、潤滑劑和(he)坯料長度(du)以及擠(ji)壓(ya)方(fang)法和(he)擠(ji)壓(ya)模形狀(zhuang)等一(yi)系列(lie)的(de)(de)因素。
不銹(xiu)鋼管坯料(liao)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)，橫坐標表示擠(ji)(ji)(ji)壓桿(gan)頭部對坯料前(qian)(qian)端的(de)距離。擠(ji)(ji)(ji)壓開始時，由于(yu)首先在擠(ji)(ji)(ji)壓件(jian)上(shang)形成金屬(shu)流線，出現擠(ji)(ji)(ji)壓力迅速上(shang)升。在擠(ji)(ji)(ji)壓末期(qi)，由于(yu)擠(ji)(ji)(ji)壓桿(gan)移(yi)近擠(ji)(ji)(ji)壓模(mo)前(qian)(qian)端的(de)“死區”，而對于(yu)“死區”則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓力不(bu)(bu)足，所以壓力再次上(shang)升。如果此時擠(ji)(ji)(ji)壓機不(bu)(bu)切斷（關機），則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓桿(gan)就會被制動，液壓系統的(de)壓力上(shang)升到(dao)額定壓力。
A 坯料裝(zhuang)入溫度和(he)擠壓筒(tong)溫度的響
擠壓(ya)力隨著(zhu)坯(pi)料的裝(zhuang)入溫度的下降而上升，對(dui)擠壓(ya)筒溫度的關系也相同。
如(ru)圖3-21所(suo)示(shi)，只是(shi)(shi)擠(ji)(ji)壓力(li)(li)變(bian)得更大(da)。但是(shi)(shi)，擠(ji)(ji)壓過(guo)程(cheng)中(zhong)，由變(bian)形(xing)功傳給擠(ji)(ji)壓坯料(liao)的(de)熱量比從擠(ji)(ji)壓筒放(fang)出(chu)的(de)熱量是(shi)(shi)大(da)或是(shi)(shi)小，對于(yu)壓力(li)(li)曲線(xian)有很大(da)的(de)影響。如(ru)果輸(shu)入的(de)熱量比放(fang)出(chu)的(de)熱量大(da)，則由于(yu)擠(ji)(ji)壓坯料(liao)的(de)溫度(du)上升(sheng)，變(bian)形(xing)抗力(li)(li)下降，因而擠(ji)(ji)壓過(guo)程(cheng)中(zhong)壓力(li)(li)減小（圖3-22).如(ru)果從擠(ji)(ji)壓筒放(fang)出(chu)的(de)熱量大(da)于(yu)變(bian)形(xing)熱，則關(guan)系曲線(xian)相反，在擠(ji)(ji)壓過(guo)程(cheng)中(zhong)壓力(li)(li)上升(sheng)（圖3-23)。
B 擠壓速度的影響
為(wei)(wei)了(le)提(ti)高擠(ji)壓速度需要加大擠(ji)壓力(li)(li)(li)，為(wei)(wei)了(le)降低擠(ji)壓速度則(ze)需要減小擠(ji)壓力(li)(li)(li)。如果在擠(ji)壓過程中(zhong)，擠(ji)壓速度從(cong)v,變到v2,則(ze)擠(ji)壓力(li)(li)(li)隨坯(pi)料長度變化的曲線如圖3-24所示。
在每一擠壓過程中，通過調節，可使擠壓速度保(bao)持在恒定值(zhi)。
由(you)于擠壓時間不同(tong)，因而壓力(li)曲(qu)線長度的不同(tong)是由(you)于擠壓速度不同(tong)所致，如圖3-24和(he)圖3-25所示。
a. 在20~25mm/s速度(du)情(qing)況下(xia)，隨坯料(liao)長(chang)度(du)而變化的擠(ji)壓(ya)力下(xia)降，并(bing)在擠(ji)壓(ya)到(dao)一大半坯料(liao)長(chang)度(du)后，擠(ji)壓(ya)力變得(de)最小。
b. 在10~15mm/s速度時(shi)，擠壓力隨(sui)坯料長(chang)度變(bian)化保持不變(bian)。
在恒定的(de)速度(du)下擠(ji)(ji)壓時，擠(ji)(ji)壓力能以1:2的(de)比例變化，這是因為坯料裝入溫度(du)、擠(ji)(ji)壓筒溫度(du)和變形熱(re)綜合影響的(de)結果。
在(zai)擠壓(ya)(ya)開(kai)始和擠壓(ya)(ya)結束這兩種(zhong)工(gong)作條件下，擠壓(ya)(ya)力(li)和擠壓(ya)(ya)速(su)度(du)之間(jian)并不存(cun)在(zai)單(dan)一的(de)(de)(de)關(guan)系。如果不考慮這兩種(zhong)情況(kuang)，則(ze)可用圖3-26來(lai)表示擠壓(ya)(ya)速(su)度(du)和擠壓(ya)(ya)力(li)鋼管擠壓(ya)(ya)時的(de)(de)(de)金屬流動及(ji)變形力(li)的(de)(de)(de)確定之間(jian)的(de)(de)(de)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(li)以下，不能進行擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)，并(bing)處(chu)于停(ting)止狀態。從這一(yi)點起的(de)整(zheng)個曲(qu)線很平(ping)坦，很小的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)變化已經足夠(gou)使擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度變化很大。
在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓開始時(shi)，首(shou)先必須在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓坯(pi)料中形(xing)成“金(jin)(jin)屬流線”，在(zai)此瞬(shun)間(jian)內(nei)，擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓桿幾乎完全(quan)處于停止。當擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓銅(tong)(tong)和青銅(tong)(tong)時(shi)，這個時(shi)間(jian)一般在(zai)1.5~2.0s.而(er)在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓難擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓的(de)高(gao)合(he)金(jin)(jin)時(shi)，這個時(shi)間(jian)在(zai)2s以(yi)下，但(dan)在(zai)特殊(shu)情況下可(ke)能(neng)大(da)大(da)超過2秒。
在擠壓(ya)(ya)桿停止的時間(jian)內，由(you)于節流(liu)閥打(da)開(kai)，活塞泵在運轉，所以擠壓(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)縮體積增加，壓(ya)(ya)力很快上升。只要擠壓(ya)(ya)件(jian)金(jin)屬開(kai)始(shi)流(liu)動，壓(ya)(ya)力就突(tu)然(ran)下降(jiang)，因此(ci)，在擠壓(ya)(ya)開(kai)始(shi)時總(zong)是出現劇烈的壓(ya)(ya)力峰(feng)值(zhi)。
