無潤滑(hua)擠(ji)壓(ya)時，很難用一個(ge)公式表示(shi)擠(ji)壓(ya)時所需(xu)要(yao)的力(li)；而(er)在一定溫(wen)度下，使用潤滑(hua)劑(ji)擠(ji)壓(ya)某種金屬所需(xu)要(yao)的力(li)，卻可以(yi)由理論公式表示(shi)，并且由實(shi)驗所證實(shi)。
將變形(xing)金(jin)屬壞料加熱到適當的(de)溫度，放置在一(yi)個(ge)高壓(ya)(ya)鋼制(zhi)(zhi)圓筒(tong)(tong)形(xing)的(de)密封(feng)容器（擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)）內(nei)，密封(feng)容器的(de)一(yi)端(duan)由擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)封(feng)閉(bi)，模(mo)孔的(de)面(mian)積即為所(suo)要求得到的(de)制(zhi)(zhi)品的(de)斷面(mian)。 擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)的(de)另一(yi)端(duan)由活塞(sai)（擠(ji)壓(ya)(ya)桿）密封(feng)。擠(ji)壓(ya)(ya)桿可以在擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內(nei)移(yi)動(dong)，擠(ji)壓(ya)(ya)金(jin)屬并使之變形(xing)。擠(ji)壓(ya)(ya)桿裝置在擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)主柱塞(sai)上(shang)，并由擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)提供足夠的(de)壓(ya)(ya)力。
擠壓(ya)不銹鋼管(guan)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。
擠壓力的大小主要取(qu)決于材料的變形抗(kang)力、潤滑劑以(yi)及(ji)擠壓過程工藝(yi)參數的選擇。
1. 擠壓力大小的表示
設(she)F為(wei)在(zai)一(yi)(yi)個半徑為(wei)R的(de)(de)擠(ji)壓(ya)筒(tong)中擠(ji)壓(ya)長度為(wei)L的(de)(de)坯料時(shi)所需要的(de)(de)總力。一(yi)(yi)段厚度為(wei)dl的(de)(de)金屬(shu)離(li)開模子的(de)(de)距離(li)為(wei)ι; f為(wei)擠(ji)壓(ya)時(shi)金屬(shu)與擠(ji)壓(ya)筒(tong)之(zhi)間的(de)(de)摩擦系數，則：
西(xi)拜勒(le)氏認為(wei)，進行一次變(bian)(bian)形所需要的(de)(de)力等于斷面上(shang)的(de)(de)變(bian)(bian)形和變(bian)(bian)形總阻(zu)力的(de)(de)乘積。所指變(bian)(bian)形即為(wei)變(bian)(bian)形材料的(de)(de)原(yuan)始斷面與最終斷面之間(jian)的(de)(de)自(zi)然對(dui)數(shu)比例。
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)般的潤滑劑時，摩擦系數(shu)為f=0.05,而有色金(jin)屬不同潤滑劑擠壓時，摩擦系數(shu)為f=0.12。
各種金屬(shu)(shu)(shu)及(ji)合(he)(he)金的(de)變形阻(zu)(zu)力(li)如圖(tu)3-19所示。在不同的(de)溫度下擠壓(ya)金屬(shu)(shu)(shu)及(ji)合(he)(he)金時，擠壓(ya)力(li)隨溫度的(de)變化而增減(jian)。用式（3-3)、式（3-4)可以(yi)算出(chu)金屬(shu)(shu)(shu)和合(he)(he)金在不同擠壓(ya)溫度下的(de)變形阻(zu)(zu)力(li)。因此，對每一種金屬(shu)(shu)(shu)和合(he)(he)金都可以(yi)畫出(chu)一條表示溫度與變形阻(zu)(zu)力(li)的(de)關系曲線。在擠壓(ya)溫度范圍內，這些曲線都是直(zhi)線。
上(shang)述變(bian)形阻力(li)值是應用擠壓力(li)公式(shi)計算出來的(de)。可以發現，在(zai)這種(zhong)已得(de)到(dao)的(de)數值及(ji)各種(zhong)高(gao)溫阻力(li)試(shi)(shi)驗（蠕變(bian)試(shi)(shi)驗、高(gao)溫抗壓強度(du)試(shi)(shi)驗）中(zhong)所得(de)到(dao)的(de)數值之(zhi)間存(cun)在(zai)著(zhu)一(yi)個簡單(dan)的(de)關(guan)系(xi)。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實(shi)際上(shang)p值位(wei)于400~1200MPa,此可(ke)作為(wei)參考。擠(ji)壓(ya)機(ji)的(de)(de)(de)比壓(ya)p值的(de)(de)(de)高低取決于擠(ji)壓(ya)筒的(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)。如果所(suo)選(xuan)擇的(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)過大(da)，比壓(ya)就(jiu)很(hen)低，不能(neng)得到足夠(gou)的(de)(de)(de)力來完(wan)成操作；如果相反，所(suo)選(xuan)擇的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)筒直(zhi)徑(jing)太(tai)小，擠(ji)壓(ya)簡(jian)就(jiu)有變(bian)形或因不能(neng)承受太(tai)大(da)的(de)(de)(de)壓(ya)力而破裂(lie)的(de)(de)(de)危險，還有可(ke)能(neng)使擠(ji)壓(ya)桿彎(wan)折。
圖2-3已經指出，在不同的(de)(de)擠壓(ya)機(ji)壓(ya)力下，應該使用的(de)(de)最大及最小(xiao)擠壓(ya)筒的(de)(de)尺寸，以及最通常(chang)的(de)(de)操作所使用的(de)(de)擠壓(ya)筒直(zhi)徑。
圖(tu)2-4也表明(ming)，金屬的變形(xing)(xing)阻力與變形(xing)(xing)可能性（擠(ji)壓比）之間的關(guan)系。式(shi)（3-1)和(he)式(shi)（3-2)還指出(chu)，金屬的變形(xing)(xing)阻力越高，則變形(xing)(xing)的可能性越小(xiao)。
假設摩(mo)擦力可以忽略不計，即 f=0 , 則公式如下：
圖2-4 的曲(qu)線是以(yi) p=400~600~1200MPa繪制的。由圖2-4 可以(yi)看出，由于碳素鋼的變形(xing)抗力很低，其擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)變形(xing)的可能性很大。作為(wei)試驗數據(ju)，可能以(yi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)比μ=225進行擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)加工，即可用(yong)直徑為(wei)Φ120mm的圓(yuan)坯料直接(jie)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)成(cheng)ф10mm×5mm的扁鋼。而相(xiang)反，耐(nai)熱鋼的變形(xing)可能性則(ze)小得(de)多(duo)。如尼莫尼克難熔(rong)合金，無論(lun)使(shi)(shi)用(yong)什么樣的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機都不可能在一道次擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工序中，使(shi)(shi)其延伸系數能夠(gou)超過μ=80。
從以(yi)上擠(ji)壓(ya)(ya)公(gong)式可以(yi)預見，如果(guo)按照擠(ji)壓(ya)(ya)桿的(de)進程測繪擠(ji)壓(ya)(ya)所(suo)需要的(de)力(li)，則曲(qu)線將有如圖3-20所(suo)示的(de)形狀。圖3-20(a)所(suo)示為不(bu)使用潤滑劑時，擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)與坯料長度的(de)關系。當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)開始(shi)時，擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)很(hen)高，隨著操(cao)作(zuo)的(de)進行，擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)不(bu)斷地(di)減小，當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)結束時，此(ci)力(li)只相當(dang)于無摩擦變形時所(suo)需要的(de)力(li)。
圖(tu)3-20(b)所(suo)示為使用(yong)(yong)潤滑(hua)劑擠壓(ya)時(shi)(shi)，擠壓(ya)力與坯料長(chang)度的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)。摩(mo)擦系(xi)數(shu)值(zhi)(zhi)f的(de)(de)(de)高(gao)低決定于所(suo)使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)潤滑(hua)劑的(de)(de)(de)質量，當選用(yong)(yong)適當的(de)(de)(de)玻璃潤滑(hua)劑時(shi)(shi)，可使摩(mo)擦系(xi)數(shu)值(zhi)(zhi)f很小，操作開始時(shi)(shi)就沒有頂峰壓(ya)力。
圖3-20(c)所示(shi)為使用潤滑劑慢(man)(man)速(su)擠壓(ya)(ya)(ya)時，擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)與坯料(liao)(liao)長度(du)的(de)關系。當(dang)緩慢(man)(man)地(di)進行(xing)擠壓(ya)(ya)(ya)時，精確(que)地(di)記錄擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)，可以(yi)發(fa)現在(zai)擠壓(ya)(ya)(ya)過(guo)程中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)有所上升，這是(shi)由于(yu)操作(zuo)過(guo)程中擠壓(ya)(ya)(ya)坯料(liao)(liao)的(de)冷卻，導(dao)致變(bian)形抗(kang)力(li)增(zeng)加，于(yu)是(shi)總的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)隨著操作(zuo)的(de)進行(xing)而增(zeng)加。
最后，如(ru)果采用不(bu)適(shi)當的(de)潤滑(hua)劑慢速擠壓(ya)(ya)時，所需要的(de)擠壓(ya)(ya)力(li)與(yu)坯料(liao)長度(du)的(de)關系曲線將會出現兩個峰值壓(ya)(ya)力(li)，即操(cao)作開始時和擠壓(ya)(ya)結(jie)束(shu)時的(de)頂峰壓(ya)(ya)力(li)。而因坯料(liao)冷卻(que)所引(yin)起的(de)阻(zu)力(li)升高，并(bing)未因摩(mo)擦(ca)的(de)減小(xiao)而抵消。
2. 擠壓過程中擠壓力(li)的變化
擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)開始和(he)(he)(he)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)過程中的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力，取(qu)決于坯料的(de)化學成分、加熱溫(wen)度(du)、切斷擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)速(su)度(du)、工模(mo)具溫(wen)度(du)、潤滑劑和(he)(he)(he)坯料長度(du)以及擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)方法和(he)(he)(he)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)形狀(zhuang)等一(yi)系(xi)列的(de)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(biao)表示擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)頭部(bu)對(dui)坯料前(qian)端的距離。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始(shi)時(shi)，由(you)于首先在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)件上形成金屬流線(xian)，出現擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)迅速上升(sheng)(sheng)。在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)末(mo)期，由(you)于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)移近擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模前(qian)端的“死區”，而對(dui)于“死區”則(ze)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)不足，所以壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)再(zai)次上升(sheng)(sheng)。如果此(ci)時(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機不切(qie)斷（關機），則(ze)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)就會被制動，液壓(ya)(ya)(ya)系統的壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)上升(sheng)(sheng)到額定(ding)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)。
A 坯料裝入溫度和擠壓筒(tong)溫度的(de)響
擠壓力隨著坯料的(de)裝入溫(wen)(wen)度的(de)下降(jiang)而(er)上升，對擠壓筒溫(wen)(wen)度的(de)關系(xi)也相同。
如(ru)圖(tu)3-21所示，只是擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)得更大(da)。但是，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)(cheng)中，由變(bian)形(xing)功(gong)傳給擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)坯料的(de)熱(re)量比(bi)從擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒放(fang)出的(de)熱(re)量是大(da)或(huo)是小，對(dui)于(yu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)曲線有很大(da)的(de)影響。如(ru)果輸入的(de)熱(re)量比(bi)放(fang)出的(de)熱(re)量大(da)，則由于(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)坯料的(de)溫度(du)上(shang)升，變(bian)形(xing)抗(kang)力(li)下降，因而擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)(cheng)中壓(ya)(ya)(ya)力(li)減小（圖(tu)3-22).如(ru)果從擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒放(fang)出的(de)熱(re)量大(da)于(yu)變(bian)形(xing)熱(re)，則關系曲線相反，在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程(cheng)(cheng)中壓(ya)(ya)(ya)力(li)上(shang)升（圖(tu)3-23)。
B 擠壓速度的影響(xiang)
為了提高擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速(su)度(du)(du)需要加大(da)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力，為了降(jiang)低擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速(su)度(du)(du)則需要減小擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力。如果在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程中(zhong)，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速(su)度(du)(du)從v,變到v2,則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力隨坯料長度(du)(du)變化的曲線如圖(tu)3-24所(suo)示。
在每一擠壓(ya)過(guo)程(cheng)中(zhong)，通(tong)過(guo)調節，可使擠壓(ya)速度(du)保持(chi)在恒定(ding)值。
由于擠壓(ya)時間不(bu)同，因而壓(ya)力曲線(xian)長度(du)的不(bu)同是由于擠壓(ya)速度(du)不(bu)同所致，如圖(tu)3-24和圖(tu)3-25所示。
a. 在20~25mm/s速(su)度情況下(xia)，隨坯(pi)(pi)料長度而變(bian)化的擠(ji)壓(ya)力下(xia)降，并在擠(ji)壓(ya)到(dao)一大半坯(pi)(pi)料長度后，擠(ji)壓(ya)力變(bian)得最小。
b. 在10~15mm/s速度時，擠壓力隨坯料長度變化(hua)保(bao)持(chi)不變。
在恒定的速(su)度下(xia)擠壓時，擠壓力(li)能以1:2的比例變化，這是因為坯料裝入溫度、擠壓筒溫度和變形熱綜合影響的結果。
在擠(ji)壓(ya)開始和擠(ji)壓(ya)結(jie)束(shu)這兩種工作條件下，擠(ji)壓(ya)力和擠(ji)壓(ya)速(su)度之(zhi)間(jian)并不(bu)存在單一的(de)(de)關系(xi)(xi)。如果不(bu)考慮這兩種情況，則(ze)可用圖3-26來表示擠(ji)壓(ya)速(su)度和擠(ji)壓(ya)力鋼管(guan)擠(ji)壓(ya)時的(de)(de)金屬流動及(ji)變形(xing)力的(de)(de)確定之(zhi)間(jian)的(de)(de)基本關系(xi)(xi)。
擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機在(zai)某一定的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)以(yi)下(xia)，不(bu)能進行擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)，并處于停止狀態。從這一點(dian)起(qi)的(de)整個曲線很(hen)平坦(tan)，很(hen)小的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)變化(hua)已經(jing)足夠使擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度變化(hua)很(hen)大。
在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓開始(shi)時，首先必(bi)須在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓坯料中(zhong)形成“金屬流線”，在(zai)(zai)(zai)此瞬間內，擠(ji)壓桿(gan)幾乎完全處(chu)于停止。當(dang)擠(ji)壓銅和青(qing)銅時，這(zhe)個(ge)時間一般在(zai)(zai)(zai)1.5~2.0s.而在(zai)(zai)(zai)擠(ji)壓難擠(ji)壓的高合金時，這(zhe)個(ge)時間在(zai)(zai)(zai)2s以下(xia)，但在(zai)(zai)(zai)特殊(shu)情況下(xia)可能大大超過(guo)2秒。
在(zai)擠(ji)壓桿停止的時間內(nei)，由(you)于節流閥打開，活塞泵在(zai)運轉(zhuan)，所以擠(ji)壓缸(gang)壓縮(suo)體積增加(jia)，壓力很快上升(sheng)。只要擠(ji)壓件金(jin)屬(shu)開始流動，壓力就突然下(xia)降，因(yin)此，在(zai)擠(ji)壓開始時總是出現劇烈的壓力峰值(zhi)。
