無潤滑擠(ji)(ji)壓(ya)時，很難用(yong)一個公(gong)式(shi)表示(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)時所(suo)需(xu)要(yao)的(de)力；而(er)在一定溫度(du)下，使用(yong)潤滑劑擠(ji)(ji)壓(ya)某種金屬所(suo)需(xu)要(yao)的(de)力，卻可以由理論公(gong)式(shi)表示(shi)，并且由實驗所(suo)證實。
將變形金(jin)屬壞料加(jia)熱到(dao)適當的(de)(de)溫度，放(fang)置(zhi)在(zai)(zai)一個(ge)高壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)制圓(yuan)筒(tong)形的(de)(de)密封(feng)容器（擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)）內(nei)，密封(feng)容器的(de)(de)一端由(you)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模封(feng)閉(bi)，模孔(kong)的(de)(de)面積(ji)即為所要(yao)求得到(dao)的(de)(de)制品的(de)(de)斷面。 擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)另一端由(you)活塞(sai)(sai)（擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿）密封(feng)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿可以在(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)移動，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)金(jin)屬并使之變形。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿裝置(zhi)在(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)主柱塞(sai)(sai)上(shang)，并由(you)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機提供足夠的(de)(de)壓(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(ya)力的(de)大小主要(yao)取決于(yu)材料的(de)變形(xing)抗力、潤滑(hua)劑以及擠壓(ya)過(guo)程工藝參(can)數的(de)選擇。
1. 擠壓力(li)大小的表(biao)示
設F為(wei)在一個半徑為(wei)R的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)中擠(ji)壓(ya)(ya)長度為(wei)L的(de)(de)坯料時所需要的(de)(de)總力(li)。一段厚度為(wei)dl的(de)(de)金屬離開模(mo)子的(de)(de)距離為(wei)ι; f為(wei)擠(ji)壓(ya)(ya)時金屬與擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)之間(jian)的(de)(de)摩擦系數，則：
西拜(bai)勒(le)氏認為，進行一次變(bian)形(xing)(xing)所需要的力等(deng)于斷(duan)(duan)面(mian)上的變(bian)形(xing)(xing)和變(bian)形(xing)(xing)總阻力的乘積(ji)。所指變(bian)形(xing)(xing)即(ji)為變(bian)形(xing)(xing)材料的原始斷(duan)(duan)面(mian)與最終斷(duan)(duan)面(mian)之間的自然對數比(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(yi)般(ban)的潤滑劑(ji)時，摩(mo)擦系(xi)數(shu)為f=0.05,而有色金(jin)屬(shu)不(bu)同潤滑劑(ji)擠壓時，摩(mo)擦系(xi)數(shu)為f=0.12。
各種金(jin)屬(shu)及合(he)金(jin)的(de)變(bian)(bian)形阻力(li)如圖3-19所(suo)示。在(zai)不(bu)同的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下擠(ji)壓(ya)金(jin)屬(shu)及合(he)金(jin)時，擠(ji)壓(ya)力(li)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)變(bian)(bian)化而增減。用(yong)式(shi)（3-3)、式(shi)（3-4)可以算出金(jin)屬(shu)和合(he)金(jin)在(zai)不(bu)同擠(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)度(du)(du)下的(de)變(bian)(bian)形阻力(li)。因此，對每一種金(jin)屬(shu)和合(he)金(jin)都(dou)(dou)可以畫出一條表示溫(wen)(wen)度(du)(du)與變(bian)(bian)形阻力(li)的(de)關系曲(qu)(qu)線。在(zai)擠(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)內，這些曲(qu)(qu)線都(dou)(dou)是(shi)直線。
上述變形(xing)阻力(li)值是應用擠壓力(li)公(gong)式計算(suan)出(chu)來的(de)。可以發現，在這種已得(de)到的(de)數值及各種高(gao)溫阻力(li)試驗（蠕(ru)變試驗、高(gao)溫抗壓強度(du)試驗）中(zhong)所得(de)到的(de)數值之間存(cun)在著一個(ge)簡單的(de)關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際上(shang)p值位于400~1200MPa,此可(ke)作為(wei)參考。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機的(de)比壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)p值的(de)高(gao)低(di)取決(jue)于擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒的(de)直(zhi)徑。如果所選擇的(de)直(zhi)徑過大(da)，比壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)就(jiu)很低(di)，不能(neng)得到(dao)足夠的(de)力來(lai)完成操(cao)作；如果相反，所選擇的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒直(zhi)徑太小，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)簡(jian)就(jiu)有變形或因(yin)不能(neng)承受(shou)太大(da)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力而破裂的(de)危(wei)險(xian)，還有可(ke)能(neng)使(shi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)彎折。
圖2-3已經指(zhi)出，在(zai)不同(tong)的(de)擠壓(ya)(ya)機壓(ya)(ya)力下，應該使(shi)用(yong)的(de)最(zui)大及(ji)最(zui)小擠壓(ya)(ya)筒的(de)尺寸，以(yi)及(ji)最(zui)通常的(de)操作所使(shi)用(yong)的(de)擠壓(ya)(ya)筒直徑。
圖2-4也表明，金屬的(de)(de)變形阻(zu)力與變形可能性(xing)（擠壓(ya)比）之間的(de)(de)關系(xi)。式（3-1)和式（3-2)還指出，金屬的(de)(de)變形阻(zu)力越(yue)高，則變形的(de)(de)可能性(xing)越(yue)小。
假設摩擦力可以忽略不計，即 f=0 , 則公式如下：
圖(tu)2-4 的(de)(de)(de)曲線是以(yi) p=400~600~1200MPa繪制的(de)(de)(de)。由(you)圖(tu)2-4 可(ke)以(yi)看出，由(you)于碳素鋼的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)抗(kang)力很(hen)低(di)，其擠(ji)壓(ya)變(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)很(hen)大。作(zuo)為(wei)試驗數據，可(ke)能以(yi)擠(ji)壓(ya)比μ=225進(jin)行擠(ji)壓(ya)加(jia)工，即可(ke)用(yong)直(zhi)徑為(wei)Φ120mm的(de)(de)(de)圓坯料直(zhi)接擠(ji)壓(ya)成(cheng)ф10mm×5mm的(de)(de)(de)扁鋼。而(er)相反，耐熱鋼的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)可(ke)能性(xing)則小得多。如尼莫(mo)尼克難熔合金，無論使用(yong)什么樣的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機都不可(ke)能在一道次擠(ji)壓(ya)工序中，使其延伸(shen)系數能夠超過μ=80。
從以(yi)上擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)公式可以(yi)預見，如果(guo)按照擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿的(de)進程測繪擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)所(suo)(suo)需(xu)要的(de)力(li)(li)，則曲線將有(you)如圖3-20所(suo)(suo)示的(de)形(xing)狀。圖3-20(a)所(suo)(suo)示為不(bu)使用潤(run)滑劑時，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)與(yu)坯料長度(du)的(de)關系。當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)開始時，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)很高，隨著(zhu)操作(zuo)的(de)進行，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)不(bu)斷地減小，當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)結束時，此(ci)力(li)(li)只(zhi)相當(dang)于無摩擦變(bian)形(xing)時所(suo)(suo)需(xu)要的(de)力(li)(li)。
圖3-20(b)所示為使用潤(run)滑(hua)劑(ji)(ji)擠(ji)壓(ya)時(shi)，擠(ji)壓(ya)力與坯料長(chang)度的(de)(de)(de)關系(xi)(xi)。摩擦(ca)系(xi)(xi)數值f的(de)(de)(de)高(gao)低(di)決定于所使用的(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)質量(liang)，當選用適當的(de)(de)(de)玻璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)(ji)時(shi)，可使摩擦(ca)系(xi)(xi)數值f很小，操作開(kai)始時(shi)就(jiu)沒有頂峰壓(ya)力。
圖3-20(c)所示為使(shi)用(yong)潤(run)滑劑慢速擠壓(ya)(ya)時，擠壓(ya)(ya)力與坯料長度的(de)(de)關系(xi)。當緩慢地(di)進行擠壓(ya)(ya)時，精確(que)地(di)記錄(lu)擠壓(ya)(ya)力，可以發現在擠壓(ya)(ya)過程(cheng)中，壓(ya)(ya)力有所上升(sheng)，這是由(you)于操作過程(cheng)中擠壓(ya)(ya)坯料的(de)(de)冷卻，導致變(bian)形抗力增加(jia)，于是總(zong)的(de)(de)擠壓(ya)(ya)力隨著操作的(de)(de)進行而(er)增加(jia)。
最后，如果采用不適當的(de)(de)潤滑劑慢速(su)擠(ji)(ji)壓(ya)時，所(suo)(suo)需要的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)與坯(pi)料長度的(de)(de)關系(xi)曲線(xian)將會出現兩個(ge)峰(feng)值壓(ya)力(li)，即(ji)操作(zuo)開始時和擠(ji)(ji)壓(ya)結束時的(de)(de)頂峰(feng)壓(ya)力(li)。而因坯(pi)料冷(leng)卻(que)所(suo)(suo)引起(qi)的(de)(de)阻力(li)升高，并(bing)未因摩擦的(de)(de)減小(xiao)而抵消。
2. 擠壓(ya)過程(cheng)中擠壓(ya)力的變化
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)開始和(he)(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力，取決(jue)于(yu)坯料的化學成(cheng)分、加熱溫(wen)度(du)、切(qie)斷擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度(du)、工(gong)模具溫(wen)度(du)、潤滑劑和(he)(he)坯料長度(du)以及(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)方法和(he)(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模形狀(zhuang)等一系列的因素。
不銹鋼管坯料(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，橫坐標表示(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿頭部對(dui)坯(pi)料(liao)前端的距離(li)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)開始時，由于首先在(zai)(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)件上形成金屬流線，出現擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)力迅速(su)上升(sheng)。在(zai)(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)末期(qi)，由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿移近(jin)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)前端的“死(si)區”，而對(dui)于“死(si)區”則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)力不足，所以壓(ya)(ya)力再次上升(sheng)。如(ru)果此時擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)不切斷（關機(ji)），則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿就(jiu)會被(bei)制(zhi)動，液壓(ya)(ya)系統的壓(ya)(ya)力上升(sheng)到額定壓(ya)(ya)力。
A 坯料裝入溫度(du)和擠壓筒溫度(du)的響(xiang)
擠(ji)壓力(li)隨著坯料(liao)的(de)裝入(ru)溫度的(de)下降而(er)上升，對擠(ji)壓筒溫度的(de)關系也相(xiang)同。
如圖(tu)3-21所示(shi)，只是(shi)(shi)擠(ji)壓(ya)力(li)(li)(li)變得更大(da)。但是(shi)(shi)，擠(ji)壓(ya)過程(cheng)(cheng)中，由變形功傳給擠(ji)壓(ya)坯料的(de)熱量(liang)(liang)比從擠(ji)壓(ya)筒(tong)放出(chu)的(de)熱量(liang)(liang)是(shi)(shi)大(da)或是(shi)(shi)小，對于壓(ya)力(li)(li)(li)曲(qu)線有(you)很(hen)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。如果(guo)輸入的(de)熱量(liang)(liang)比放出(chu)的(de)熱量(liang)(liang)大(da)，則(ze)(ze)由于擠(ji)壓(ya)坯料的(de)溫度上升，變形抗力(li)(li)(li)下降，因而擠(ji)壓(ya)過程(cheng)(cheng)中壓(ya)力(li)(li)(li)減(jian)小（圖(tu)3-22).如果(guo)從擠(ji)壓(ya)筒(tong)放出(chu)的(de)熱量(liang)(liang)大(da)于變形熱，則(ze)(ze)關(guan)系曲(qu)線相反，在擠(ji)壓(ya)過程(cheng)(cheng)中壓(ya)力(li)(li)(li)上升（圖(tu)3-23)。
B 擠壓速度的(de)影(ying)響
為了提高擠(ji)(ji)壓(ya)速度需要(yao)加(jia)大擠(ji)(ji)壓(ya)力，為了降低擠(ji)(ji)壓(ya)速度則(ze)需要(yao)減小擠(ji)(ji)壓(ya)力。如果在擠(ji)(ji)壓(ya)過(guo)程中，擠(ji)(ji)壓(ya)速度從v,變(bian)到v2,則(ze)擠(ji)(ji)壓(ya)力隨坯料長度變(bian)化(hua)的曲(qu)線如圖3-24所示。
在每(mei)一(yi)擠(ji)壓(ya)過(guo)程中，通過(guo)調節(jie)，可使擠(ji)壓(ya)速(su)度保持(chi)在恒定值(zhi)。
由于擠壓(ya)時間不(bu)同(tong)，因(yin)而壓(ya)力曲(qu)線長度的不(bu)同(tong)是(shi)由于擠壓(ya)速(su)度不(bu)同(tong)所致，如圖(tu)3-24和圖(tu)3-25所示。
a. 在20~25mm/s速(su)度(du)情況下，隨坯料長度(du)而(er)變化的擠(ji)(ji)壓力下降，并在擠(ji)(ji)壓到一大半坯料長度(du)后(hou)，擠(ji)(ji)壓力變得最小。
b. 在10~15mm/s速(su)度時(shi)，擠(ji)壓力隨坯(pi)料長(chang)度變化保持(chi)不變。
在恒(heng)定(ding)的(de)(de)速度下擠(ji)壓時，擠(ji)壓力(li)能以1:2的(de)(de)比例變化(hua)，這是因為(wei)坯料(liao)裝入(ru)溫度、擠(ji)壓筒溫度和變形熱綜合影(ying)響的(de)(de)結果(guo)。
在擠(ji)壓(ya)開始和(he)擠(ji)壓(ya)結束這(zhe)兩種(zhong)工作條件(jian)下(xia)，擠(ji)壓(ya)力和(he)擠(ji)壓(ya)速度(du)之間并不存在單一的關系。如果不考慮這(zhe)兩種(zhong)情況，則(ze)可用圖(tu)3-26來表(biao)示擠(ji)壓(ya)速度(du)和(he)擠(ji)壓(ya)力鋼管擠(ji)壓(ya)時的金屬流動及變形(xing)力的確定之間的基本關系。
擠(ji)壓(ya)(ya)機在某一定的擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)以(yi)下，不能進行擠(ji)壓(ya)(ya)，并處(chu)于停止狀態。從這(zhe)一點起的整個曲線很(hen)(hen)平坦，很(hen)(hen)小的擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)變化(hua)已經足夠使擠(ji)壓(ya)(ya)速度變化(hua)很(hen)(hen)大。
在(zai)(zai)(zai)擠壓(ya)開始時(shi)(shi)，首先必須(xu)在(zai)(zai)(zai)擠壓(ya)坯料(liao)中形成“金(jin)屬流線”，在(zai)(zai)(zai)此瞬間內(nei)，擠壓(ya)桿幾乎(hu)完全處(chu)于停(ting)止。當擠壓(ya)銅和青(qing)銅時(shi)(shi)，這個時(shi)(shi)間一般在(zai)(zai)(zai)1.5~2.0s.而在(zai)(zai)(zai)擠壓(ya)難擠壓(ya)的高合金(jin)時(shi)(shi)，這個時(shi)(shi)間在(zai)(zai)(zai)2s以下(xia)，但在(zai)(zai)(zai)特殊情況下(xia)可能大(da)大(da)超過2秒(miao)。
在(zai)(zai)擠壓(ya)桿停止的時間內，由(you)于節流(liu)閥打開(kai)(kai)，活(huo)塞(sai)泵在(zai)(zai)運轉(zhuan)，所以擠壓(ya)缸壓(ya)縮體(ti)積(ji)增加(jia)，壓(ya)力(li)很(hen)快(kuai)上升。只要擠壓(ya)件金(jin)屬(shu)開(kai)(kai)始流(liu)動，壓(ya)力(li)就突(tu)然下降，因(yin)此(ci)，在(zai)(zai)擠壓(ya)開(kai)(kai)始時總是出現劇烈的壓(ya)力(li)峰值。
