無(wu)潤滑擠(ji)(ji)壓時，很(hen)難用一(yi)個公(gong)式(shi)表示擠(ji)(ji)壓時所(suo)(suo)需(xu)要的(de)力；而在(zai)一(yi)定溫(wen)度下，使(shi)用潤滑劑擠(ji)(ji)壓某種金(jin)屬(shu)所(suo)(suo)需(xu)要的(de)力，卻(que)可以由理論公(gong)式(shi)表示，并且由實驗所(suo)(suo)證實。
將(jiang)變形金(jin)屬壞(huai)料(liao)加熱到適當的(de)(de)溫度，放置在一(yi)個高壓(ya)(ya)(ya)鋼制(zhi)圓筒形的(de)(de)密(mi)封(feng)容器(qi)（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒）內(nei)，密(mi)封(feng)容器(qi)的(de)(de)一(yi)端由擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模封(feng)閉，模孔的(de)(de)面積(ji)即為所要(yao)求得到的(de)(de)制(zhi)品的(de)(de)斷面。 擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒的(de)(de)另一(yi)端由活塞(sai)（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿）密(mi)封(feng)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿可以(yi)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內(nei)移動，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)金(jin)屬并(bing)使之變形。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿裝置在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)主柱塞(sai)上，并(bing)由擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機提供(gong)足夠(gou)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力。
擠(ji)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)的大小主要取決于(yu)材料的變形抗力(li)、潤滑(hua)劑(ji)以及擠壓過程工藝參數的選擇。
1. 擠壓力大小(xiao)的表示
設F為(wei)在一個半徑(jing)為(wei)R的(de)(de)擠壓筒中(zhong)擠壓長度為(wei)L的(de)(de)坯料時所需(xu)要的(de)(de)總力。一段厚度為(wei)dl的(de)(de)金(jin)屬離開模(mo)子的(de)(de)距離為(wei)ι; f為(wei)擠壓時金(jin)屬與擠壓筒之(zhi)間(jian)的(de)(de)摩(mo)擦系數，則：
西拜勒氏認為(wei)，進行一(yi)次(ci)變(bian)形所需要的力(li)等于(yu)斷(duan)(duan)面上的變(bian)形和變(bian)形總阻(zu)力(li)的乘積。所指變(bian)形即(ji)為(wei)變(bian)形材(cai)料的原(yuan)始斷(duan)(duan)面與(yu)最終斷(duan)(duan)面之間(jian)的自然對數比例(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(shi)用一般的(de)潤(run)滑劑時，摩擦(ca)系數為f=0.05,而有(you)色金屬不同潤(run)滑劑擠壓時，摩擦(ca)系數為f=0.12。
各種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬及合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)變形阻(zu)力(li)如圖3-19所示。在不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下擠(ji)壓(ya)金(jin)(jin)屬及合(he)金(jin)(jin)時，擠(ji)壓(ya)力(li)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)變化(hua)而增減(jian)。用式(shi)（3-3)、式(shi)（3-4)可以(yi)算(suan)出(chu)金(jin)(jin)屬和合(he)金(jin)(jin)在不(bu)同(tong)(tong)擠(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)度(du)(du)下的(de)(de)變形阻(zu)力(li)。因此，對(dui)每(mei)一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬和合(he)金(jin)(jin)都可以(yi)畫出(chu)一條表示溫(wen)(wen)度(du)(du)與變形阻(zu)力(li)的(de)(de)關(guan)系(xi)曲(qu)線。在擠(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)內，這些曲(qu)線都是直線。
上述(shu)變形(xing)阻力值是應用擠壓力公式計算(suan)出來(lai)的。可以發現，在這(zhe)種已得到的數值及(ji)各種高溫阻力試(shi)驗（蠕變試(shi)驗、高溫抗壓強(qiang)度試(shi)驗）中所得到的數值之間存在著(zhu)一個(ge)簡(jian)單的關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際上p值位(wei)于400~1200MPa,此可作為參考。擠(ji)壓機的(de)(de)比壓p值的(de)(de)高低(di)取決于擠(ji)壓筒的(de)(de)直徑(jing)。如果所(suo)選(xuan)擇的(de)(de)直徑(jing)過(guo)大(da)，比壓就(jiu)很低(di)，不(bu)能(neng)(neng)得到足夠(gou)的(de)(de)力(li)來完成操(cao)作；如果相(xiang)反，所(suo)選(xuan)擇的(de)(de)擠(ji)壓筒直徑(jing)太小，擠(ji)壓簡就(jiu)有(you)變形或因不(bu)能(neng)(neng)承(cheng)受太大(da)的(de)(de)壓力(li)而破(po)裂的(de)(de)危險，還有(you)可能(neng)(neng)使擠(ji)壓桿彎折(zhe)。
圖2-3已(yi)經指出，在不同的(de)(de)擠壓(ya)機壓(ya)力下，應(ying)該使(shi)用(yong)的(de)(de)最(zui)大及(ji)最(zui)小(xiao)擠壓(ya)筒的(de)(de)尺寸(cun)，以及(ji)最(zui)通常(chang)的(de)(de)操作(zuo)所使(shi)用(yong)的(de)(de)擠壓(ya)筒直(zhi)徑。
圖2-4也表明，金屬的(de)(de)變形(xing)(xing)阻力與變形(xing)(xing)可能性（擠壓比）之間的(de)(de)關系。式（3-1)和式（3-2)還(huan)指出，金屬的(de)(de)變形(xing)(xing)阻力越高，則變形(xing)(xing)的(de)(de)可能性越小。
假(jia)設摩擦力可以忽略不(bu)計(ji)，即 f=0 , 則公式如下(xia)：
圖2-4 的(de)曲線(xian)是以(yi) p=400~600~1200MPa繪(hui)制(zhi)的(de)。由(you)(you)圖2-4 可以(yi)看出，由(you)(you)于碳素鋼的(de)變(bian)形(xing)抗力很低，其擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)變(bian)形(xing)的(de)可能(neng)性很大。作為試驗數據，可能(neng)以(yi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)比μ=225進(jin)行擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)加工，即可用(yong)直(zhi)徑為Φ120mm的(de)圓坯料直(zhi)接擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)成ф10mm×5mm的(de)扁鋼。而相反，耐熱鋼的(de)變(bian)形(xing)可能(neng)性則小得多。如尼莫尼克難熔合金，無論使用(yong)什么(me)樣的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機都(dou)不(bu)可能(neng)在一道次擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工序(xu)中，使其延伸系(xi)數能(neng)夠(gou)超過μ=80。
從以(yi)上(shang)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)公式可以(yi)預見(jian)，如果按(an)照(zhao)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿的(de)進程測繪(hui)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)所(suo)(suo)(suo)需(xu)要的(de)力(li)(li)，則(ze)曲線將(jiang)有如圖3-20所(suo)(suo)(suo)示的(de)形(xing)狀。圖3-20(a)所(suo)(suo)(suo)示為(wei)不使用潤滑劑時，擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)與坯料長度的(de)關系。當擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)開始時，擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)很高，隨(sui)著操作的(de)進行，擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)不斷地(di)減(jian)小，當擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)結束時，此力(li)(li)只相當于(yu)無摩擦變形(xing)時所(suo)(suo)(suo)需(xu)要的(de)力(li)(li)。
圖3-20(b)所示為使(shi)用(yong)潤(run)滑劑擠壓(ya)(ya)時，擠壓(ya)(ya)力(li)與(yu)坯(pi)料長度的關系。摩擦(ca)系數(shu)值f的高(gao)低決定于所使(shi)用(yong)的潤(run)滑劑的質量，當選用(yong)適(shi)當的玻璃潤(run)滑劑時，可使(shi)摩擦(ca)系數(shu)值f很小，操(cao)作開(kai)始時就沒有(you)頂峰壓(ya)(ya)力(li)。
圖3-20(c)所示為使用潤(run)滑(hua)劑慢速擠(ji)(ji)(ji)壓時，擠(ji)(ji)(ji)壓力與坯料長(chang)度(du)的關系。當緩(huan)慢地進行(xing)擠(ji)(ji)(ji)壓時，精(jing)確(que)地記錄(lu)擠(ji)(ji)(ji)壓力，可(ke)以發(fa)現在擠(ji)(ji)(ji)壓過程中，壓力有(you)所上升(sheng)，這(zhe)是(shi)由于操作(zuo)過程中擠(ji)(ji)(ji)壓坯料的冷卻，導致變形抗力增加(jia)，于是(shi)總的擠(ji)(ji)(ji)壓力隨著操作(zuo)的進行(xing)而增加(jia)。
最后(hou)，如(ru)果采(cai)用不適當的(de)(de)潤滑劑慢速擠壓時，所需要(yao)的(de)(de)擠壓力(li)與坯料長度(du)的(de)(de)關系(xi)曲線(xian)將會出現兩個峰值(zhi)壓力(li)，即操(cao)作(zuo)開始時和擠壓結束時的(de)(de)頂峰壓力(li)。而因坯料冷卻所引起的(de)(de)阻(zu)力(li)升高，并未因摩擦(ca)的(de)(de)減小而抵消。
2. 擠壓過程中擠壓力的變化
擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)始和擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力，取(qu)決于坯(pi)料(liao)的(de)化學成(cheng)分(fen)、加熱溫(wen)度(du)、切斷擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)、工模具溫(wen)度(du)、潤滑劑(ji)和坯(pi)料(liao)長度(du)以及擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)方法和擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模形(xing)狀等一系列的(de)因素(su)。
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(tu)3-21中(zhong)，橫坐標表示擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)頭部對(dui)坯料前端(duan)的(de)距離。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)開始時，由于首先在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件上(shang)(shang)(shang)形成(cheng)金屬流線，出現擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力迅速上(shang)(shang)(shang)升。在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)末期，由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)移近(jin)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模前端(duan)的(de)“死區(qu)”，而對(dui)于“死區(qu)”則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力不足(zu)，所(suo)以壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力再次上(shang)(shang)(shang)升。如果此時擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機不切斷（關機），則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)就會被制動(dong)，液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)系統的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力上(shang)(shang)(shang)升到額定(ding)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力。
A 坯料裝入溫(wen)度(du)(du)和擠(ji)壓筒(tong)溫(wen)度(du)(du)的響
擠(ji)壓(ya)力(li)隨著坯料(liao)的裝(zhuang)入溫度的下降而(er)上升，對擠(ji)壓(ya)筒溫度的關系也相同。
如圖(tu)3-21所示(shi)，只是擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)變得(de)更大(da)。但是，擠壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)中(zhong)，由變形功傳給擠壓(ya)(ya)(ya)坯料的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)比(bi)從擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)放出(chu)的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)是大(da)或是小，對(dui)于壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)曲(qu)線有很大(da)的(de)影響。如果輸入的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)比(bi)放出(chu)的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)大(da)，則由于擠壓(ya)(ya)(ya)坯料的(de)溫(wen)度上(shang)升，變形抗力(li)(li)下降，因而擠壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)減小（圖(tu)3-22).如果從擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)放出(chu)的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)大(da)于變形熱(re)(re)，則關系曲(qu)線相反，在擠壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)上(shang)升（圖(tu)3-23)。
B 擠(ji)壓速度的影響
為了提高擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)需(xu)要加大擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)，為了降(jiang)低擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)則(ze)需(xu)要減(jian)小擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)。如(ru)果在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程中，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)從v,變到v2,則(ze)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)隨坯(pi)料長度(du)(du)變化(hua)的曲線如(ru)圖3-24所示。
在每一擠壓過程中，通過調節(jie)，可使擠壓速度保持在恒定值。
由于擠壓(ya)時間(jian)不(bu)同，因而壓(ya)力曲線長度(du)的不(bu)同是由于擠壓(ya)速度(du)不(bu)同所(suo)(suo)致，如(ru)圖3-24和圖3-25所(suo)(suo)示。
a. 在20~25mm/s速度(du)(du)(du)情況下，隨坯料長度(du)(du)(du)而變化的擠壓力下降，并在擠壓到一大半坯料長度(du)(du)(du)后，擠壓力變得(de)最小。
b. 在10~15mm/s速度(du)時，擠壓力隨坯料長度(du)變(bian)化保持不變(bian)。
在恒定(ding)的(de)速度下擠壓(ya)時，擠壓(ya)力能以1:2的(de)比(bi)例變化(hua)，這是因為坯料(liao)裝(zhuang)入溫度、擠壓(ya)筒溫度和變形熱綜合(he)影響的(de)結果。
在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)開始和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)結(jie)束這兩(liang)種(zhong)工作條(tiao)件(jian)下(xia)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)速度(du)之間(jian)并(bing)不存在單(dan)一的關(guan)系。如果(guo)不考慮(lv)這兩(liang)種(zhong)情況，則可用(yong)圖3-26來表示擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)速度(du)和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)鋼管擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時的金屬流動及變形力(li)的確定之間(jian)的基本(ben)關(guan)系。
擠壓(ya)(ya)(ya)機在(zai)某一定的擠壓(ya)(ya)(ya)力以下(xia)，不能進行擠壓(ya)(ya)(ya)，并(bing)處于停止(zhi)狀態(tai)。從這一點起的整(zheng)個曲線很(hen)平坦，很(hen)小(xiao)的擠壓(ya)(ya)(ya)力變(bian)化(hua)已經(jing)足夠使擠壓(ya)(ya)(ya)速度變(bian)化(hua)很(hen)大。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開始時(shi)，首先必須在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)坯(pi)料中(zhong)形成“金屬流線(xian)”，在(zai)此瞬間內，擠(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)幾(ji)乎(hu)完全處于停(ting)止(zhi)。當擠(ji)壓(ya)(ya)銅(tong)和青銅(tong)時(shi)，這個時(shi)間一般在(zai)1.5~2.0s.而(er)在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)難擠(ji)壓(ya)(ya)的高合金時(shi)，這個時(shi)間在(zai)2s以下，但(dan)在(zai)特殊情況下可能大(da)大(da)超過2秒。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)桿停止的時(shi)間(jian)內，由于節(jie)流閥打開(kai)(kai)，活(huo)塞泵在(zai)運轉，所以擠(ji)壓(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)縮(suo)體積增(zeng)加，壓(ya)(ya)力很快上升。只要擠(ji)壓(ya)(ya)件金屬開(kai)(kai)始流動(dong)，壓(ya)(ya)力就突然下降，因此(ci)，在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開(kai)(kai)始時(shi)總是出現(xian)劇烈的壓(ya)(ya)力峰值。
