無(wu)潤(run)滑(hua)擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi)，很難用一個公式表示擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi)所(suo)(suo)需要的力(li)；而在一定溫度下(xia)，使(shi)用潤(run)滑(hua)劑擠(ji)壓(ya)某種金屬所(suo)(suo)需要的力(li)，卻可以由(you)理論公式表示，并(bing)且由(you)實驗所(suo)(suo)證實。
將變形(xing)金屬(shu)壞料(liao)加熱到適(shi)當的(de)(de)(de)溫度，放置在一(yi)個高壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)制圓(yuan)筒(tong)形(xing)的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)容器（擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)）內(nei)，密(mi)封(feng)容器的(de)(de)(de)一(yi)端(duan)由擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模封(feng)閉，模孔的(de)(de)(de)面(mian)積(ji)即為所要求得到的(de)(de)(de)制品的(de)(de)(de)斷面(mian)。 擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)(de)另一(yi)端(duan)由活(huo)塞（擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿）密(mi)封(feng)。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿可以在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)移動，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)金屬(shu)并使之(zhi)變形(xing)。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿裝置在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)(de)主(zhu)柱(zhu)塞上，并由擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機提供足夠的(de)(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。
擠壓力(li)的大(da)小主要取決于(yu)材料的變形抗力(li)、潤滑劑以(yi)及擠壓過程工(gong)藝參數的選擇。
1. 擠壓力大小的表示
設F為(wei)(wei)在一(yi)個(ge)半徑為(wei)(wei)R的(de)擠(ji)壓(ya)筒中擠(ji)壓(ya)長度(du)為(wei)(wei)L的(de)坯料時所需(xu)要的(de)總力。一(yi)段厚(hou)度(du)為(wei)(wei)dl的(de)金屬(shu)離(li)開模子的(de)距離(li)為(wei)(wei)ι; f為(wei)(wei)擠(ji)壓(ya)時金屬(shu)與擠(ji)壓(ya)筒之間的(de)摩擦系數，則：
西(xi)拜(bai)勒氏認為，進行一次變(bian)(bian)形(xing)所需(xu)要的(de)力(li)等(deng)于(yu)斷面(mian)上的(de)變(bian)(bian)形(xing)和(he)變(bian)(bian)形(xing)總阻力(li)的(de)乘積。所指變(bian)(bian)形(xing)即(ji)為變(bian)(bian)形(xing)材料的(de)原始(shi)斷面(mian)與最終斷面(mian)之間的(de)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(yong)一(yi)般的(de)潤滑劑時(shi)，摩(mo)擦系數(shu)(shu)為(wei)f=0.05,而有色金屬不同(tong)潤滑劑擠(ji)壓時(shi)，摩(mo)擦系數(shu)(shu)為(wei)f=0.12。
各種金(jin)(jin)屬(shu)及合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)阻力(li)如圖3-19所示。在(zai)(zai)不同的(de)(de)溫(wen)(wen)度下(xia)擠(ji)壓金(jin)(jin)屬(shu)及合(he)(he)(he)金(jin)(jin)時，擠(ji)壓力(li)隨溫(wen)(wen)度的(de)(de)變(bian)化(hua)而增(zeng)減。用(yong)式（3-3)、式（3-4)可以(yi)算出金(jin)(jin)屬(shu)和(he)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)不同擠(ji)壓溫(wen)(wen)度下(xia)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)阻力(li)。因(yin)此，對(dui)每(mei)一種金(jin)(jin)屬(shu)和(he)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)都(dou)可以(yi)畫出一條表示溫(wen)(wen)度與變(bian)形(xing)(xing)阻力(li)的(de)(de)關系曲(qu)線。在(zai)(zai)擠(ji)壓溫(wen)(wen)度范圍內，這些曲(qu)線都(dou)是直線。
上述變形阻力值(zhi)是應用擠壓力公(gong)式計算出來(lai)的。可以發(fa)現，在(zai)(zai)這種(zhong)已(yi)得(de)到(dao)的數值(zhi)及各種(zhong)高溫阻力試驗（蠕變試驗、高溫抗壓強度(du)試驗）中所(suo)得(de)到(dao)的數值(zhi)之(zhi)間存在(zai)(zai)著一個簡單(dan)的關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際上(shang)p值位(wei)于400~1200MPa,此可(ke)(ke)作(zuo)(zuo)為參考。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)比壓(ya)p值的(de)(de)高低(di)取決于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)(de)直徑(jing)。如果所選(xuan)擇的(de)(de)直徑(jing)過大，比壓(ya)就很低(di)，不(bu)能(neng)得到足夠的(de)(de)力(li)來完成(cheng)操作(zuo)(zuo)；如果相反(fan)，所選(xuan)擇的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒直徑(jing)太(tai)小，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)簡就有變形或因不(bu)能(neng)承(cheng)受太(tai)大的(de)(de)壓(ya)力(li)而破(po)裂(lie)的(de)(de)危(wei)險(xian)，還有可(ke)(ke)能(neng)使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿彎折。
圖2-3已經指出(chu)，在不同的(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)機壓(ya)(ya)(ya)力下，應該使用(yong)的(de)(de)(de)最(zui)大及最(zui)小擠壓(ya)(ya)(ya)筒的(de)(de)(de)尺寸，以及最(zui)通常的(de)(de)(de)操作所使用(yong)的(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)筒直徑。
圖2-4也表明，金屬(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)阻力與(yu)變(bian)形(xing)(xing)可能性（擠壓(ya)比）之間的(de)(de)關系。式（3-1)和式（3-2)還(huan)指出，金屬(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)阻力越高，則(ze)變(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)可能性越小(xiao)。
假(jia)設摩擦力可以忽略(lve)不計，即 f=0 , 則公(gong)式如下：
圖(tu)2-4 的(de)(de)曲線是以(yi) p=400~600~1200MPa繪制的(de)(de)。由(you)圖(tu)2-4 可以(yi)看出，由(you)于碳(tan)素鋼(gang)(gang)的(de)(de)變形抗力很低，其擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)變形的(de)(de)可能(neng)性很大。作為(wei)試驗數(shu)據，可能(neng)以(yi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)比μ=225進行(xing)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)加(jia)工，即可用直徑為(wei)Φ120mm的(de)(de)圓坯(pi)料直接擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)成ф10mm×5mm的(de)(de)扁鋼(gang)(gang)。而相反，耐(nai)熱鋼(gang)(gang)的(de)(de)變形可能(neng)性則小(xiao)得(de)多(duo)。如(ru)尼莫尼克難(nan)熔合金(jin)，無(wu)論使用什么樣的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機都不可能(neng)在(zai)一道次擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工序中，使其延伸(shen)系數(shu)能(neng)夠超過(guo)μ=80。
從以上(shang)擠(ji)壓(ya)公式可以預見，如果按照擠(ji)壓(ya)桿的(de)進程測繪擠(ji)壓(ya)所(suo)(suo)(suo)需(xu)要的(de)力(li)，則曲(qu)線將有(you)如圖(tu)(tu)3-20所(suo)(suo)(suo)示(shi)的(de)形(xing)狀(zhuang)。圖(tu)(tu)3-20(a)所(suo)(suo)(suo)示(shi)為不使(shi)用潤滑劑時，擠(ji)壓(ya)力(li)與坯料長度的(de)關系(xi)。當擠(ji)壓(ya)開始時，擠(ji)壓(ya)力(li)很高，隨著操作(zuo)的(de)進行，擠(ji)壓(ya)力(li)不斷地(di)減小，當擠(ji)壓(ya)結束(shu)時，此力(li)只相當于無摩擦變形(xing)時所(suo)(suo)(suo)需(xu)要的(de)力(li)。
圖(tu)3-20(b)所示為(wei)使(shi)(shi)用(yong)潤滑劑擠(ji)壓時，擠(ji)壓力與(yu)坯料(liao)長度的(de)關系。摩(mo)擦系數值f的(de)高低決定于所使(shi)(shi)用(yong)的(de)潤滑劑的(de)質量，當選用(yong)適(shi)當的(de)玻璃潤滑劑時，可(ke)使(shi)(shi)摩(mo)擦系數值f很(hen)小，操作開始時就沒有頂峰壓力。
圖3-20(c)所示為使用潤滑(hua)劑慢速擠(ji)壓(ya)(ya)時，擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)(li)與坯料長度(du)的(de)(de)關系(xi)。當(dang)緩慢地(di)進行擠(ji)壓(ya)(ya)時，精確地(di)記錄擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)(li)，可(ke)以發現在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)過程中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)有所上升，這是由于操作過程中(zhong)擠(ji)壓(ya)(ya)坯料的(de)(de)冷卻，導致變形抗力(li)(li)增(zeng)加，于是總的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)力(li)(li)隨著操作的(de)(de)進行而(er)增(zeng)加。
最后，如果采用不適當的(de)潤滑劑(ji)慢速擠壓(ya)(ya)(ya)時，所(suo)需(xu)要的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)力(li)與坯料長度的(de)關(guan)系曲線將(jiang)會(hui)出現兩個峰值壓(ya)(ya)(ya)力(li)，即(ji)操作開(kai)始時和擠壓(ya)(ya)(ya)結束時的(de)頂峰壓(ya)(ya)(ya)力(li)。而(er)因坯料冷卻所(suo)引起的(de)阻力(li)升高，并(bing)未(wei)因摩擦的(de)減小而(er)抵(di)消。
2. 擠壓過(guo)程中擠壓力的變化
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)開始(shi)和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程中的擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力，取(qu)決于(yu)坯料(liao)的化學(xue)成分、加熱(re)溫(wen)度(du)、切(qie)斷擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速(su)度(du)、工(gong)模具溫(wen)度(du)、潤滑劑和坯料(liao)長度(du)以及(ji)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)方法(fa)和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模形狀等一系列的因素。
不(bu)銹(xiu)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(heng)坐標表示(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)頭(tou)部對坯料前端的距離。擠(ji)(ji)壓(ya)開始時(shi)，由(you)于首先在擠(ji)(ji)壓(ya)件(jian)上(shang)(shang)形成金屬流線，出現擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)迅速上(shang)(shang)升。在擠(ji)(ji)壓(ya)末期，由(you)于擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)移近擠(ji)(ji)壓(ya)模前端的“死區”，而對于“死區”則擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)不足，所(suo)以壓(ya)力(li)再次上(shang)(shang)升。如果此時(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)不切(qie)斷（關(guan)機(ji)），則擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)就會(hui)被制動(dong)，液壓(ya)系(xi)統的壓(ya)力(li)上(shang)(shang)升到額定壓(ya)力(li)。
A 坯料裝入溫度和擠壓(ya)筒溫度的響
擠壓(ya)力隨著坯料的裝入溫度的下降而(er)上升，對擠壓(ya)筒溫度的關系也(ye)相同(tong)。
如圖3-21所示，只是(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)(li)變(bian)得(de)更大(da)(da)。但是(shi)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中(zhong)，由變(bian)形(xing)(xing)功傳給擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯(pi)料的(de)熱(re)(re)(re)量(liang)比從(cong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)放(fang)(fang)出的(de)熱(re)(re)(re)量(liang)是(shi)大(da)(da)或是(shi)小(xiao)，對(dui)于(yu)壓(ya)(ya)力(li)(li)曲線有很大(da)(da)的(de)影響(xiang)。如果輸入(ru)的(de)熱(re)(re)(re)量(liang)比放(fang)(fang)出的(de)熱(re)(re)(re)量(liang)大(da)(da)，則(ze)由于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯(pi)料的(de)溫度(du)上升，變(bian)形(xing)(xing)抗力(li)(li)下(xia)降，因而擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中(zhong)壓(ya)(ya)力(li)(li)減小(xiao)（圖3-22).如果從(cong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)放(fang)(fang)出的(de)熱(re)(re)(re)量(liang)大(da)(da)于(yu)變(bian)形(xing)(xing)熱(re)(re)(re)，則(ze)關系曲線相反，在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中(zhong)壓(ya)(ya)力(li)(li)上升（圖3-23)。
B 擠壓速度的影響(xiang)
為(wei)(wei)了提高擠壓(ya)(ya)速度需要(yao)加大擠壓(ya)(ya)力(li)，為(wei)(wei)了降低擠壓(ya)(ya)速度則(ze)需要(yao)減小擠壓(ya)(ya)力(li)。如果在擠壓(ya)(ya)過(guo)程中，擠壓(ya)(ya)速度從v,變到(dao)v2,則(ze)擠壓(ya)(ya)力(li)隨坯料長度變化的曲線(xian)如圖3-24所示。
在(zai)每(mei)一擠(ji)(ji)壓(ya)過程(cheng)中，通過調(diao)節，可使擠(ji)(ji)壓(ya)速度保持在(zai)恒(heng)定值。
由于擠壓時間不同(tong)，因而壓力曲線長度(du)的不同(tong)是由于擠壓速度(du)不同(tong)所致，如圖(tu)3-24和圖(tu)3-25所示。
a. 在(zai)20~25mm/s速度情況下，隨坯料(liao)長度而變化的擠(ji)壓(ya)力下降，并在(zai)擠(ji)壓(ya)到一大半坯料(liao)長度后，擠(ji)壓(ya)力變得最小。
b. 在10~15mm/s速(su)度(du)時(shi)，擠壓力隨(sui)坯(pi)料長度(du)變化保持(chi)不變。
在恒(heng)定的速度(du)下(xia)擠壓時(shi)，擠壓力能以1:2的比例(li)變(bian)化，這是因為坯料裝入溫(wen)(wen)度(du)、擠壓筒溫(wen)(wen)度(du)和變(bian)形熱綜合影(ying)響的結果(guo)。
在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)始和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)結束這(zhe)兩種工作條件下，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度之間(jian)并不存在單一的(de)關(guan)(guan)系。如(ru)果不考慮這(zhe)兩種情(qing)況，則(ze)可用圖3-26來表示擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力鋼管(guan)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時的(de)金屬流動及變形力的(de)確定之間(jian)的(de)基本關(guan)(guan)系。
擠(ji)(ji)壓機(ji)在某一定的(de)擠(ji)(ji)壓力以下，不能進行擠(ji)(ji)壓，并處于(yu)停(ting)止(zhi)狀態。從這(zhe)一點起(qi)的(de)整(zheng)個曲(qu)線(xian)很(hen)平坦，很(hen)小的(de)擠(ji)(ji)壓力變(bian)化(hua)(hua)已經足夠使擠(ji)(ji)壓速(su)度變(bian)化(hua)(hua)很(hen)大。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開始時，首先必須在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)坯(pi)料中形成“金屬流線”，在(zai)此瞬間(jian)(jian)內(nei)，擠(ji)壓(ya)(ya)桿幾乎完全處于停(ting)止。當擠(ji)壓(ya)(ya)銅和(he)青銅時，這個時間(jian)(jian)一(yi)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，這個時間(jian)(jian)在(zai)2s以下，但在(zai)特殊情況下可(ke)能大大超過(guo)2秒。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)桿停(ting)止的時間內，由于節流(liu)(liu)閥打開(kai)，活塞泵在(zai)運轉，所以擠(ji)壓(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)縮(suo)體(ti)積增(zeng)加，壓(ya)(ya)力很快(kuai)上升。只(zhi)要擠(ji)壓(ya)(ya)件(jian)金屬開(kai)始流(liu)(liu)動，壓(ya)(ya)力就突然下降，因此，在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開(kai)始時總是出(chu)現劇烈的壓(ya)(ya)力峰值。
