無(wu)潤滑(hua)擠(ji)壓時，很難用一個公式表(biao)示擠(ji)壓時所需要(yao)的力；而(er)在(zai)一定溫度下，使用潤滑(hua)劑擠(ji)壓某種金屬所需要(yao)的力，卻可以(yi)由理論公式表(biao)示，并且(qie)由實驗所證實。
將變(bian)形(xing)金(jin)屬壞料加熱到(dao)(dao)適當的(de)溫度，放置(zhi)在一(yi)個高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鋼(gang)制圓筒形(xing)的(de)密(mi)(mi)封(feng)容器(qi)（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒）內，密(mi)(mi)封(feng)容器(qi)的(de)一(yi)端由(you)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模封(feng)閉，模孔(kong)的(de)面(mian)積即為所(suo)要求得(de)到(dao)(dao)的(de)制品的(de)斷面(mian)。 擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒的(de)另一(yi)端由(you)活塞（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿）密(mi)(mi)封(feng)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿可以(yi)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒內移(yi)動(dong)，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)金(jin)屬并使之變(bian)形(xing)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿裝置(zhi)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)主(zhu)柱塞上，并由(you)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)提供足夠的(de)壓(ya)(ya)(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(ji)壓(ya)力(li)的大小主(zhu)要取(qu)決(jue)于(yu)材料的變形抗力(li)、潤滑劑以(yi)及(ji)擠(ji)壓(ya)過(guo)程工藝參(can)數的選擇。
1. 擠壓力大小的表(biao)示
設F為在一個半徑為R的(de)(de)擠(ji)壓筒中擠(ji)壓長度為L的(de)(de)坯料時(shi)(shi)所需要的(de)(de)總力。一段厚度為dl的(de)(de)金屬(shu)離開模子的(de)(de)距(ju)離為ι; f為擠(ji)壓時(shi)(shi)金屬(shu)與擠(ji)壓筒之間的(de)(de)摩擦(ca)系(xi)數，則：
西拜勒氏(shi)認為，進行(xing)一次變(bian)形所需要(yao)的力(li)等(deng)于斷面(mian)上的變(bian)形和變(bian)形總阻力(li)的乘積。所指(zhi)變(bian)形即為變(bian)形材料的原始斷面(mian)與最終(zhong)斷面(mian)之(zhi)間的自然對數比例(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：
使用一般的(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)時(shi)(shi)，摩擦系數為(wei)f=0.05,而(er)有色(se)金屬不同潤(run)滑(hua)劑(ji)擠壓時(shi)(shi)，摩擦系數為(wei)f=0.12。
各種(zhong)金屬(shu)(shu)及(ji)合(he)金的(de)變(bian)形(xing)阻力如(ru)圖3-19所(suo)示。在(zai)不同的(de)溫(wen)(wen)度下擠壓(ya)(ya)金屬(shu)(shu)及(ji)合(he)金時(shi)，擠壓(ya)(ya)力隨(sui)溫(wen)(wen)度的(de)變(bian)化而增減。用(yong)式（3-3)、式（3-4)可(ke)以算出金屬(shu)(shu)和合(he)金在(zai)不同擠壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)度下的(de)變(bian)形(xing)阻力。因此，對(dui)每一種(zhong)金屬(shu)(shu)和合(he)金都可(ke)以畫出一條(tiao)表(biao)示溫(wen)(wen)度與變(bian)形(xing)阻力的(de)關系曲線(xian)。在(zai)擠壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)度范(fan)圍內，這些(xie)曲線(xian)都是直線(xian)。
上述變(bian)形(xing)阻力值是應(ying)用擠(ji)壓力公式計(ji)算(suan)出來的(de)。可以發現，在這種已(yi)得(de)到的(de)數值及(ji)各種高溫阻力試驗(yan)(yan)（蠕變(bian)試驗(yan)(yan)、高溫抗壓強度試驗(yan)(yan)）中(zhong)所(suo)得(de)到的(de)數值之間(jian)存在著一個簡(jian)單的(de)關(guan)系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際上p值位于(yu)400~1200MPa,此可(ke)作為參考。擠(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)比(bi)(bi)壓(ya)p值的(de)(de)高(gao)低取決(jue)于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)。如(ru)果(guo)(guo)所選擇(ze)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)過大，比(bi)(bi)壓(ya)就很低，不能(neng)(neng)得到足夠的(de)(de)力來完(wan)成操作；如(ru)果(guo)(guo)相反，所選擇(ze)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)直(zhi)徑(jing)(jing)太小，擠(ji)(ji)壓(ya)簡(jian)就有變(bian)形或因不能(neng)(neng)承受太大的(de)(de)壓(ya)力而破(po)裂的(de)(de)危險(xian)，還(huan)有可(ke)能(neng)(neng)使擠(ji)(ji)壓(ya)桿彎折。
圖2-3已經(jing)指出(chu)，在不同的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機壓(ya)(ya)力下，應該使(shi)用的(de)(de)最(zui)大及(ji)(ji)最(zui)小擠壓(ya)(ya)筒的(de)(de)尺(chi)寸，以及(ji)(ji)最(zui)通常的(de)(de)操作所使(shi)用的(de)(de)擠壓(ya)(ya)筒直徑。
圖2-4也表明，金屬的(de)(de)變(bian)(bian)形阻力與變(bian)(bian)形可(ke)能性（擠(ji)壓(ya)比）之間的(de)(de)關系。式（3-1)和式（3-2)還指出(chu)，金屬的(de)(de)變(bian)(bian)形阻力越(yue)高(gao)，則變(bian)(bian)形的(de)(de)可(ke)能性越(yue)小。
假設摩擦力(li)可(ke)以(yi)忽略不計，即 f=0 , 則公式(shi)如下：
圖2-4 的(de)曲線是以 p=400~600~1200MPa繪(hui)制(zhi)的(de)。由圖2-4 可(ke)(ke)以看出，由于碳素鋼的(de)變(bian)(bian)形抗力很低，其(qi)擠(ji)壓(ya)變(bian)(bian)形的(de)可(ke)(ke)能(neng)(neng)性很大。作為試驗數(shu)據，可(ke)(ke)能(neng)(neng)以擠(ji)壓(ya)比(bi)μ=225進行擠(ji)壓(ya)加工(gong)，即可(ke)(ke)用直徑為Φ120mm的(de)圓坯(pi)料直接擠(ji)壓(ya)成ф10mm×5mm的(de)扁鋼。而相反，耐(nai)熱鋼的(de)變(bian)(bian)形可(ke)(ke)能(neng)(neng)性則小得多。如尼莫尼克難熔合金，無論使用什么樣的(de)擠(ji)壓(ya)機都不可(ke)(ke)能(neng)(neng)在一道次擠(ji)壓(ya)工(gong)序(xu)中(zhong)，使其(qi)延伸系數(shu)能(neng)(neng)夠超(chao)過μ=80。
從以(yi)上(shang)擠(ji)壓(ya)公式(shi)可以(yi)預見，如果按照擠(ji)壓(ya)桿的進程測繪擠(ji)壓(ya)所需要(yao)的力(li)(li)，則曲(qu)線將有如圖(tu)3-20所示(shi)的形(xing)狀。圖(tu)3-20(a)所示(shi)為不(bu)使用潤滑劑時(shi)，擠(ji)壓(ya)力(li)(li)與(yu)坯料(liao)長(chang)度的關系(xi)。當(dang)擠(ji)壓(ya)開始(shi)時(shi)，擠(ji)壓(ya)力(li)(li)很高(gao)，隨著操作的進行，擠(ji)壓(ya)力(li)(li)不(bu)斷地減小，當(dang)擠(ji)壓(ya)結束時(shi)，此力(li)(li)只相當(dang)于無摩擦(ca)變形(xing)時(shi)所需要(yao)的力(li)(li)。
圖3-20(b)所示(shi)為(wei)使用(yong)潤(run)滑劑(ji)擠壓時(shi)，擠壓力與(yu)坯料(liao)長度的(de)關系。摩擦(ca)系數值f的(de)高低決定于所使用(yong)的(de)潤(run)滑劑(ji)的(de)質量，當選(xuan)用(yong)適當的(de)玻璃潤(run)滑劑(ji)時(shi)，可使摩擦(ca)系數值f很小，操(cao)作開(kai)始時(shi)就沒有頂峰壓力。
圖3-20(c)所示為使用潤滑劑慢速擠(ji)壓時，擠(ji)壓力(li)與坯(pi)料長度的關系。當緩慢地(di)進(jin)行擠(ji)壓時，精確地(di)記錄擠(ji)壓力(li)，可以發現(xian)在擠(ji)壓過(guo)程中，壓力(li)有所上升，這是由于操(cao)作過(guo)程中擠(ji)壓坯(pi)料的冷卻，導致變形抗力(li)增加，于是總的擠(ji)壓力(li)隨(sui)著操(cao)作的進(jin)行而增加。
最后，如果(guo)采用不適當的(de)(de)(de)潤滑劑慢速擠(ji)(ji)壓時(shi)，所需要(yao)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓力(li)與(yu)坯料長(chang)度的(de)(de)(de)關系曲(qu)線將會(hui)出現兩個峰值壓力(li)，即操(cao)作開始時(shi)和擠(ji)(ji)壓結束(shu)時(shi)的(de)(de)(de)頂峰壓力(li)。而因(yin)坯料冷卻所引(yin)起的(de)(de)(de)阻力(li)升高，并(bing)未(wei)因(yin)摩擦的(de)(de)(de)減小而抵消。
2. 擠壓過程(cheng)中(zhong)擠壓力(li)的變化
擠(ji)壓開(kai)始和(he)擠(ji)壓過程中(zhong)的擠(ji)壓力(li)，取決(jue)于坯料(liao)的化(hua)學成分、加熱(re)溫(wen)(wen)度、切(qie)斷擠(ji)壓速度、工模具溫(wen)(wen)度、潤滑劑和(he)坯料(liao)長度以(yi)及擠(ji)壓方法(fa)和(he)擠(ji)壓模形狀等(deng)一系列的因素。
不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)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，橫坐標表示擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿頭部(bu)對坯(pi)料前端的距離。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始時，由于首先在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)件上形成金屬流線(xian)，出現擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)迅速上升。在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)末(mo)期，由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿移近(jin)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模前端的“死區”，而對于“死區”則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)不足，所以壓(ya)(ya)(ya)力(li)再次上升。如果此(ci)時擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機不切斷（關機），則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿就會被制(zhi)動，液壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)的壓(ya)(ya)(ya)力(li)上升到(dao)額定壓(ya)(ya)(ya)力(li)。
A 坯料裝入溫度(du)和擠壓筒溫度(du)的響
擠(ji)壓力隨(sui)著(zhu)坯料的(de)裝入溫度(du)的(de)下降(jiang)而(er)上升，對擠(ji)壓筒溫度(du)的(de)關(guan)系也相同。
如圖(tu)3-21所(suo)示，只是擠壓(ya)(ya)(ya)力變得更大(da)(da)。但是，擠壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)，由變形功傳給擠壓(ya)(ya)(ya)坯(pi)料的(de)熱量比(bi)(bi)從擠壓(ya)(ya)(ya)筒放出(chu)的(de)熱量是大(da)(da)或是小，對于壓(ya)(ya)(ya)力曲(qu)(qu)線有很大(da)(da)的(de)影響(xiang)。如果輸入的(de)熱量比(bi)(bi)放出(chu)的(de)熱量大(da)(da)，則由于擠壓(ya)(ya)(ya)坯(pi)料的(de)溫度上升(sheng)，變形抗(kang)力下降，因而(er)擠壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力減小（圖(tu)3-22).如果從擠壓(ya)(ya)(ya)筒放出(chu)的(de)熱量大(da)(da)于變形熱，則關系(xi)曲(qu)(qu)線相反，在擠壓(ya)(ya)(ya)過程中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力上升(sheng)（圖(tu)3-23)。
B 擠(ji)壓速度(du)的影響
為了(le)提高擠(ji)壓(ya)(ya)速(su)度(du)需要加大擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)，為了(le)降(jiang)低擠(ji)壓(ya)(ya)速(su)度(du)則(ze)需要減(jian)小擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)。如果在擠(ji)壓(ya)(ya)過程中(zhong)，擠(ji)壓(ya)(ya)速(su)度(du)從v,變(bian)(bian)到v2,則(ze)擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)隨坯(pi)料長度(du)變(bian)(bian)化的曲線如圖(tu)3-24所(suo)示。
在(zai)每一(yi)擠壓過程中，通過調(diao)節，可使擠壓速度保持在(zai)恒定值。
由于擠壓(ya)時間不同(tong)，因而壓(ya)力曲線長度的不同(tong)是由于擠壓(ya)速度不同(tong)所致(zhi)，如(ru)圖3-24和圖3-25所示。
a. 在20~25mm/s速度(du)情況下，隨坯(pi)料長(chang)度(du)而變化的擠壓(ya)力下降，并在擠壓(ya)到(dao)一大(da)半坯(pi)料長(chang)度(du)后，擠壓(ya)力變得最小(xiao)。
b. 在10~15mm/s速度時，擠壓力隨坯料長度變(bian)化(hua)保持不(bu)變(bian)。
在恒定的(de)速度(du)下擠(ji)壓(ya)時，擠(ji)壓(ya)力能以1:2的(de)比(bi)例變化，這是因為坯料裝入溫度(du)、擠(ji)壓(ya)筒溫度(du)和變形熱綜(zong)合影響的(de)結(jie)果。
在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)(ya)開始(shi)和擠壓(ya)(ya)(ya)結束這兩(liang)種(zhong)工作條件(jian)下，擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)和擠壓(ya)(ya)(ya)速(su)度(du)之間(jian)(jian)并不存在(zai)(zai)單一(yi)的關系。如(ru)果不考慮這兩(liang)種(zhong)情(qing)況，則(ze)可用圖3-26來表示擠壓(ya)(ya)(ya)速(su)度(du)和擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)鋼(gang)管擠壓(ya)(ya)(ya)時的金屬(shu)流動及變(bian)形力(li)的確定之間(jian)(jian)的基本(ben)關系。
擠壓機在某一(yi)定的(de)擠壓力以下，不能進行擠壓，并處于停止(zhi)狀態。從(cong)這(zhe)一(yi)點起的(de)整個曲(qu)線很(hen)平坦，很(hen)小的(de)擠壓力變(bian)化已經足夠使擠壓速(su)度變(bian)化很(hen)大。
在擠(ji)壓(ya)開始時，首(shou)先必須(xu)在擠(ji)壓(ya)坯料中形成“金(jin)屬(shu)流(liu)線”，在此瞬間(jian)內，擠(ji)壓(ya)桿幾乎完全處于停(ting)止。當(dang)擠(ji)壓(ya)銅和青銅時，這個時間(jian)一般在1.5~2.0s.而在擠(ji)壓(ya)難擠(ji)壓(ya)的高合(he)金(jin)時，這個時間(jian)在2s以(yi)下(xia)，但在特(te)殊情(qing)況下(xia)可能大大超過2秒(miao)。
在(zai)(zai)擠壓(ya)桿(gan)停止的時間內，由(you)于節流閥(fa)打開，活塞泵在(zai)(zai)運轉，所以擠壓(ya)缸壓(ya)縮(suo)體(ti)積增加，壓(ya)力(li)很(hen)快上升。只要(yao)擠壓(ya)件金屬開始流動，壓(ya)力(li)就突(tu)然下降，因此(ci)，在(zai)(zai)擠壓(ya)開始時總是出現(xian)劇烈(lie)的壓(ya)力(li)峰(feng)值。
