無潤滑擠(ji)壓(ya)(ya)時(shi)，很難(nan)用(yong)一(yi)個(ge)公式(shi)表示擠(ji)壓(ya)(ya)時(shi)所需要(yao)的力；而在一(yi)定溫度下，使用(yong)潤滑劑(ji)擠(ji)壓(ya)(ya)某(mou)種金屬所需要(yao)的力，卻可以由理論(lun)公式(shi)表示，并且由實驗所證實。
將變(bian)形(xing)金(jin)屬壞料加熱到適(shi)當的溫(wen)度，放(fang)置在一(yi)個高(gao)壓(ya)鋼制圓筒(tong)(tong)形(xing)的密封容器（擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)）內，密封容器的一(yi)端由(you)(you)擠(ji)(ji)壓(ya)模封閉(bi)，模孔的面積即為所要求得到的制品的斷(duan)面。 擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)的另一(yi)端由(you)(you)活(huo)塞(sai)（擠(ji)(ji)壓(ya)桿）密封。擠(ji)(ji)壓(ya)桿可(ke)以在擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內移動(dong)，擠(ji)(ji)壓(ya)金(jin)屬并使之變(bian)形(xing)。擠(ji)(ji)壓(ya)桿裝置在擠(ji)(ji)壓(ya)機的主柱塞(sai)上，并由(you)(you)擠(ji)(ji)壓(ya)機提(ti)供足夠的壓(ya)力。
擠壓(ya)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(ya)力的大小主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)于材(cai)料的變形抗力、潤滑(hua)劑以及(ji)擠壓(ya)過程工藝(yi)參(can)數(shu)的選擇。
1. 擠壓力(li)大小的表示
設(she)F為在一(yi)個半徑為R的(de)擠壓筒(tong)中擠壓長度為L的(de)坯料(liao)時所(suo)需(xu)要的(de)總力。一(yi)段厚度為dl的(de)金屬離開(kai)模子的(de)距離為ι; f為擠壓時金屬與(yu)擠壓筒(tong)之間(jian)的(de)摩擦系數(shu)，則：
西拜勒(le)氏(shi)認為(wei)，進行一次變形所(suo)需要的(de)力(li)等于斷面上的(de)變形和變形總阻力(li)的(de)乘積。所(suo)指變形即(ji)為(wei)變形材料的(de)原始斷面與最終斷面之(zhi)間的(de)自然對數比(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：
使用一般的潤滑劑時，摩(mo)擦系數為(wei)f=0.05,而有色金屬不同(tong)潤滑劑擠壓時，摩(mo)擦系數為(wei)f=0.12。
各種金(jin)屬及(ji)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)阻力(li)如(ru)圖3-19所示(shi)。在(zai)(zai)不(bu)同(tong)的(de)(de)溫度下(xia)擠(ji)(ji)壓金(jin)屬及(ji)合(he)(he)(he)金(jin)時，擠(ji)(ji)壓力(li)隨溫度的(de)(de)變(bian)化而增減。用(yong)式(shi)（3-3)、式(shi)（3-4)可以(yi)算出金(jin)屬和(he)合(he)(he)(he)金(jin)在(zai)(zai)不(bu)同(tong)擠(ji)(ji)壓溫度下(xia)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)阻力(li)。因此(ci)，對(dui)每一種金(jin)屬和(he)合(he)(he)(he)金(jin)都可以(yi)畫(hua)出一條(tiao)表(biao)示(shi)溫度與變(bian)形(xing)(xing)阻力(li)的(de)(de)關系曲(qu)線(xian)(xian)。在(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓溫度范圍內，這些曲(qu)線(xian)(xian)都是直線(xian)(xian)。
上述變(bian)形阻(zu)(zu)力(li)值是應用擠壓(ya)力(li)公式計算(suan)出來的(de)(de)。可以發現，在(zai)這(zhe)種已(yi)得到的(de)(de)數值及(ji)各種高溫(wen)阻(zu)(zu)力(li)試驗(yan)（蠕變(bian)試驗(yan)、高溫(wen)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度試驗(yan)）中(zhong)所得到的(de)(de)數值之間存在(zai)著一(yi)個簡單的(de)(de)關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際(ji)上p值位于400~1200MPa,此可(ke)作為參(can)考。擠壓(ya)(ya)(ya)機的(de)比(bi)壓(ya)(ya)(ya)p值的(de)高(gao)低取決于擠壓(ya)(ya)(ya)筒的(de)直(zhi)(zhi)徑。如果所選(xuan)擇(ze)的(de)直(zhi)(zhi)徑過大，比(bi)壓(ya)(ya)(ya)就很(hen)低，不(bu)能得到足夠(gou)的(de)力(li)來完成操(cao)作；如果相反(fan)，所選(xuan)擇(ze)的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)筒直(zhi)(zhi)徑太小，擠壓(ya)(ya)(ya)簡就有(you)變形(xing)或因不(bu)能承受太大的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)而破裂(lie)的(de)危險，還有(you)可(ke)能使(shi)擠壓(ya)(ya)(ya)桿彎折。
圖2-3已經指出，在不(bu)同的擠(ji)壓機壓力下，應該使用(yong)(yong)的最大及最小擠(ji)壓筒的尺寸(cun)，以及最通(tong)常的操作所使用(yong)(yong)的擠(ji)壓筒直徑。
圖(tu)2-4也(ye)表明，金屬(shu)的(de)變(bian)(bian)(bian)形(xing)阻力與變(bian)(bian)(bian)形(xing)可能(neng)性（擠壓比）之(zhi)間的(de)關系。式（3-1)和式（3-2)還(huan)指出，金屬(shu)的(de)變(bian)(bian)(bian)形(xing)阻力越高，則變(bian)(bian)(bian)形(xing)的(de)可能(neng)性越小。
假設摩(mo)擦力可以忽略(lve)不計，即 f=0 , 則公(gong)式如下(xia)：
圖2-4 的(de)(de)曲線是以 p=400~600~1200MPa繪制的(de)(de)。由(you)圖2-4 可以看出，由(you)于(yu)碳素(su)鋼的(de)(de)變(bian)形抗力很(hen)(hen)低(di)，其(qi)擠(ji)(ji)壓(ya)變(bian)形的(de)(de)可能(neng)性很(hen)(hen)大。作為試驗數據(ju)，可能(neng)以擠(ji)(ji)壓(ya)比μ=225進行擠(ji)(ji)壓(ya)加工(gong)(gong)，即可用直徑為Φ120mm的(de)(de)圓坯料直接擠(ji)(ji)壓(ya)成ф10mm×5mm的(de)(de)扁鋼。而相反，耐(nai)熱(re)鋼的(de)(de)變(bian)形可能(neng)性則小得多。如尼(ni)莫尼(ni)克難(nan)熔合金，無論使(shi)用什(shen)么(me)樣的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機都不(bu)可能(neng)在一道次(ci)擠(ji)(ji)壓(ya)工(gong)(gong)序中，使(shi)其(qi)延伸系數能(neng)夠超過μ=80。
從以上(shang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)公式可以預見，如(ru)果按(an)照擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿的進程測(ce)繪擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)所需要(yao)的力，則曲線將有(you)如(ru)圖3-20所示的形(xing)狀。圖3-20(a)所示為不(bu)使用潤滑劑時，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力與(yu)坯(pi)料長(chang)度的關(guan)系。當(dang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)開始(shi)時，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力很高(gao)，隨著操作的進行，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力不(bu)斷(duan)地(di)減小，當(dang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)結束時，此力只相當(dang)于無摩擦變(bian)形(xing)時所需要(yao)的力。
圖3-20(b)所示(shi)為(wei)使用(yong)潤(run)滑(hua)劑(ji)(ji)擠壓(ya)時，擠壓(ya)力(li)與坯料(liao)長度(du)的(de)(de)關系(xi)。摩擦(ca)系(xi)數值f的(de)(de)高低決定于所使用(yong)的(de)(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)質量，當選用(yong)適當的(de)(de)玻璃潤(run)滑(hua)劑(ji)(ji)時，可使摩擦(ca)系(xi)數值f很(hen)小(xiao)，操(cao)作開始時就(jiu)沒有頂峰(feng)壓(ya)力(li)。
圖3-20(c)所(suo)示為使用潤(run)滑劑慢速擠壓(ya)(ya)(ya)時，擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)與坯(pi)料(liao)長度(du)的關系。當緩慢地進行(xing)擠壓(ya)(ya)(ya)時，精確地記錄擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)，可以發現在擠壓(ya)(ya)(ya)過(guo)程中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)有所(suo)上升，這是由于操(cao)作過(guo)程中擠壓(ya)(ya)(ya)坯(pi)料(liao)的冷卻，導致變形抗力(li)增(zeng)加，于是總的擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)隨著操(cao)作的進行(xing)而增(zeng)加。
最后，如(ru)果采(cai)用不適當的潤滑劑慢速擠壓(ya)時，所需(xu)要(yao)的擠壓(ya)力(li)與坯料(liao)長度(du)的關系(xi)曲線將會出現兩個峰(feng)值壓(ya)力(li)，即操作(zuo)開始(shi)時和擠壓(ya)結(jie)束時的頂峰(feng)壓(ya)力(li)。而因坯料(liao)冷卻所引起的阻力(li)升高，并未(wei)因摩擦的減小而抵消。
2. 擠壓過程中擠壓力的變化
擠壓開始和(he)擠壓過程中的擠壓力，取決于坯料(liao)的化學成分、加熱溫(wen)度、切斷擠壓速度、工模具溫(wen)度、潤滑(hua)劑和(he)坯料(liao)長度以及擠壓方法和(he)擠壓模形狀等(deng)一系列的因素。
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，橫坐(zuo)標表示擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿頭部對坯料前(qian)端(duan)的距離。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始(shi)時，由于(yu)首先(xian)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)件上(shang)形成金屬流線，出現擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)迅速上(shang)升(sheng)。在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)末期，由于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿移近擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模前(qian)端(duan)的“死區(qu)”，而對于(yu)“死區(qu)”則擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)不(bu)足(zu)，所以壓(ya)(ya)(ya)力(li)再(zai)次上(shang)升(sheng)。如(ru)果此時擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)不(bu)切斷（關機(ji)），則擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿就會被制動，液壓(ya)(ya)(ya)系(xi)統(tong)的壓(ya)(ya)(ya)力(li)上(shang)升(sheng)到(dao)額定壓(ya)(ya)(ya)力(li)。
A 坯料(liao)裝入溫(wen)度和擠壓筒(tong)溫(wen)度的(de)響
擠壓(ya)(ya)力隨(sui)著坯料的裝入溫(wen)度的下降(jiang)而上升，對擠壓(ya)(ya)筒溫(wen)度的關系也相同。
如(ru)(ru)圖(tu)3-21所(suo)示，只是擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)(li)變得(de)更大。但是，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中，由(you)變形(xing)(xing)功(gong)傳給(gei)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯料(liao)(liao)的(de)(de)熱量比從擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒放(fang)出的(de)(de)熱量是大或是小，對于(yu)壓(ya)(ya)力(li)(li)曲線有很大的(de)(de)影響。如(ru)(ru)果(guo)輸(shu)入的(de)(de)熱量比放(fang)出的(de)(de)熱量大，則由(you)于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯料(liao)(liao)的(de)(de)溫度上升，變形(xing)(xing)抗力(li)(li)下降，因而擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中壓(ya)(ya)力(li)(li)減小（圖(tu)3-22).如(ru)(ru)果(guo)從擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒放(fang)出的(de)(de)熱量大于(yu)變形(xing)(xing)熱，則關(guan)系(xi)曲線相反，在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中壓(ya)(ya)力(li)(li)上升（圖(tu)3-23)。
B 擠壓速度的影(ying)響
為了提高擠(ji)壓(ya)速度需要加(jia)大擠(ji)壓(ya)力，為了降低擠(ji)壓(ya)速度則需要減小擠(ji)壓(ya)力。如果(guo)在(zai)擠(ji)壓(ya)過程中，擠(ji)壓(ya)速度從v,變到v2,則擠(ji)壓(ya)力隨坯(pi)料長度變化的曲(qu)線如圖(tu)3-24所(suo)示(shi)。
在(zai)(zai)每一擠(ji)壓過(guo)程(cheng)中(zhong)，通過(guo)調節，可(ke)使擠(ji)壓速度保持在(zai)(zai)恒定值。
由(you)于(yu)擠壓(ya)時間(jian)不同(tong)(tong)(tong)，因而壓(ya)力曲線長度的不同(tong)(tong)(tong)是由(you)于(yu)擠壓(ya)速度不同(tong)(tong)(tong)所致，如圖3-24和圖3-25所示。
a. 在20~25mm/s速(su)度(du)情況下，隨坯料長度(du)而變化的擠壓(ya)力(li)下降(jiang)，并在擠壓(ya)到一大半坯料長度(du)后，擠壓(ya)力(li)變得最小。
b. 在10~15mm/s速(su)度(du)時(shi)，擠壓(ya)力隨坯料(liao)長度(du)變(bian)化保持不變(bian)。
在恒定(ding)的(de)速度下(xia)擠(ji)壓時，擠(ji)壓力能以(yi)1:2的(de)比例變化，這(zhe)是因為坯(pi)料裝(zhuang)入溫度、擠(ji)壓筒溫度和變形熱綜合影響的(de)結(jie)果。
在擠(ji)(ji)壓(ya)開始和擠(ji)(ji)壓(ya)結束(shu)這兩(liang)種(zhong)工(gong)作條件下(xia)，擠(ji)(ji)壓(ya)力和擠(ji)(ji)壓(ya)速(su)度(du)之間并不存在單一的(de)(de)關系(xi)。如果(guo)不考(kao)慮這兩(liang)種(zhong)情況(kuang)，則可用圖(tu)3-26來表(biao)示(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)速(su)度(du)和擠(ji)(ji)壓(ya)力鋼管(guan)擠(ji)(ji)壓(ya)時的(de)(de)金屬流動及變(bian)形力的(de)(de)確定之間的(de)(de)基本關系(xi)。
擠(ji)壓(ya)機在某一定的擠(ji)壓(ya)力以下，不(bu)能進(jin)行擠(ji)壓(ya)，并(bing)處于(yu)停(ting)止狀態。從這(zhe)一點(dian)起(qi)的整個曲線很平坦(tan)，很小的擠(ji)壓(ya)力變化已經(jing)足(zu)夠使擠(ji)壓(ya)速度(du)變化很大。
在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)開始時(shi)，首先必須在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)坯(pi)料中形成“金(jin)屬流線”，在(zai)(zai)(zai)此瞬間(jian)(jian)內(nei)，擠(ji)壓(ya)桿幾(ji)乎完(wan)全處于停止(zhi)。當擠(ji)壓(ya)銅(tong)和青銅(tong)時(shi)，這個時(shi)間(jian)(jian)一般在(zai)(zai)(zai)1.5~2.0s.而在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)難擠(ji)壓(ya)的高合金(jin)時(shi)，這個時(shi)間(jian)(jian)在(zai)(zai)(zai)2s以下(xia)，但在(zai)(zai)(zai)特殊情況下(xia)可能大大超過2秒。
在擠(ji)壓桿停(ting)止的(de)時間內，由于節流(liu)閥打開(kai)，活(huo)塞泵(beng)在運轉，所以擠(ji)壓缸壓縮(suo)體積增加，壓力很快(kuai)上升。只要擠(ji)壓件金屬開(kai)始流(liu)動，壓力就(jiu)突然下(xia)降，因此，在擠(ji)壓開(kai)始時總是出現(xian)劇烈的(de)壓力峰值。
