無潤(run)滑擠(ji)壓時，很難用一(yi)個公式(shi)表示擠(ji)壓時所(suo)(suo)需要(yao)的(de)力；而在一(yi)定(ding)溫度下，使用潤(run)滑劑擠(ji)壓某種金屬所(suo)(suo)需要(yao)的(de)力，卻可以由理論公式(shi)表示，并(bing)且由實驗所(suo)(suo)證實。
將變形金屬(shu)(shu)壞料加(jia)熱到適當的(de)(de)溫度，放置(zhi)在一個高壓(ya)鋼制圓(yuan)筒形的(de)(de)密封(feng)(feng)容器(qi)（擠(ji)(ji)壓(ya)筒）內，密封(feng)(feng)容器(qi)的(de)(de)一端(duan)由(you)(you)擠(ji)(ji)壓(ya)模封(feng)(feng)閉，模孔(kong)的(de)(de)面積即為所要求得(de)到的(de)(de)制品的(de)(de)斷面。 擠(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)(de)另一端(duan)由(you)(you)活塞（擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)）密封(feng)(feng)。擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)可以在擠(ji)(ji)壓(ya)筒內移動(dong)，擠(ji)(ji)壓(ya)金屬(shu)(shu)并使之變形。擠(ji)(ji)壓(ya)桿(gan)裝(zhuang)置(zhi)在擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)的(de)(de)主柱塞上，并由(you)(you)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)提(ti)供(gong)足夠的(de)(de)壓(ya)力。
擠壓不銹鋼(gang)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)壓力的(de)大(da)小主(zhu)要取決于材料(liao)的(de)變(bian)形抗(kang)力、潤滑(hua)劑以及擠(ji)壓過(guo)程工(gong)藝參(can)數的(de)選擇。
1. 擠壓力大(da)小的表(biao)示
設(she)F為在一個半徑為R的擠壓筒(tong)中擠壓長度(du)為L的坯(pi)料時(shi)所需要(yao)的總力。一段厚度(du)為dl的金屬離開(kai)模子的距離為ι; f為擠壓時(shi)金屬與擠壓筒(tong)之(zhi)間的摩擦系(xi)數，則：
西拜勒氏(shi)認(ren)為(wei)，進行(xing)一次變(bian)形(xing)所需要的(de)力等于斷(duan)面上的(de)變(bian)形(xing)和變(bian)形(xing)總阻力的(de)乘積。所指變(bian)形(xing)即為(wei)變(bian)形(xing)材料的(de)原(yuan)始斷(duan)面與最終(zhong)斷(duan)面之間的(de)自(zi)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：
使用一般的潤滑劑時(shi)，摩擦系(xi)(xi)數為f=0.05,而有(you)色金屬不同(tong)潤滑劑擠壓時(shi)，摩擦系(xi)(xi)數為f=0.12。
各種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)及合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)變(bian)形阻(zu)(zu)力如圖3-19所示。在不同(tong)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)下(xia)擠壓(ya)(ya)金(jin)(jin)屬(shu)及合金(jin)(jin)時(shi)，擠壓(ya)(ya)力隨溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)變(bian)化而增減(jian)。用式（3-3)、式（3-4)可以算出金(jin)(jin)屬(shu)和(he)(he)合金(jin)(jin)在不同(tong)擠壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)度(du)下(xia)的(de)(de)(de)變(bian)形阻(zu)(zu)力。因此，對每(mei)一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)和(he)(he)合金(jin)(jin)都可以畫出一條(tiao)表示溫(wen)(wen)度(du)與變(bian)形阻(zu)(zu)力的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)曲線。在擠壓(ya)(ya)溫(wen)(wen)度(du)范圍內，這些曲線都是直線。
上述變形阻力(li)值是應用擠壓力(li)公式計(ji)算出來的(de)。可以發現，在這(zhe)種已得到(dao)的(de)數值及(ji)各種高溫阻力(li)試(shi)驗（蠕(ru)變試(shi)驗、高溫抗壓強度試(shi)驗）中所得到(dao)的(de)數值之間存在著一個簡單的(de)關系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際(ji)上(shang)p值位于400~1200MPa,此可作為(wei)參考。擠(ji)壓(ya)(ya)機的比壓(ya)(ya)p值的高低取決于擠(ji)壓(ya)(ya)筒的直徑(jing)。如(ru)果所選(xuan)擇(ze)的直徑(jing)過大(da)，比壓(ya)(ya)就很(hen)低，不(bu)能得到足夠的力(li)來完成操(cao)作；如(ru)果相反，所選(xuan)擇(ze)的擠(ji)壓(ya)(ya)筒直徑(jing)太(tai)小，擠(ji)壓(ya)(ya)簡就有變(bian)形或(huo)因不(bu)能承受太(tai)大(da)的壓(ya)(ya)力(li)而破裂的危險(xian)，還(huan)有可能使擠(ji)壓(ya)(ya)桿彎折。
圖2-3已經指出，在不同的(de)擠壓機壓力下，應該使(shi)用的(de)最大及最小擠壓筒的(de)尺寸，以及最通常的(de)操作所使(shi)用的(de)擠壓筒直徑。
圖2-4也表明，金屬的(de)變(bian)形(xing)(xing)阻(zu)力與變(bian)形(xing)(xing)可能性（擠(ji)壓比）之間(jian)的(de)關系。式(shi)（3-1)和式(shi)（3-2)還指出，金屬的(de)變(bian)形(xing)(xing)阻(zu)力越高(gao)，則變(bian)形(xing)(xing)的(de)可能性越小。
假設摩擦力(li)可以忽略不(bu)計(ji)，即 f=0 , 則公式(shi)如(ru)下：
圖(tu)2-4 的曲線是以 p=400~600~1200MPa繪制的。由(you)圖(tu)2-4 可(ke)以看出(chu)，由(you)于碳素鋼(gang)的變(bian)(bian)形(xing)抗(kang)力很(hen)低，其擠(ji)壓(ya)變(bian)(bian)形(xing)的可(ke)能(neng)(neng)性很(hen)大。作為試驗數(shu)據，可(ke)能(neng)(neng)以擠(ji)壓(ya)比μ=225進(jin)行擠(ji)壓(ya)加工，即(ji)可(ke)用直徑為Φ120mm的圓(yuan)坯料直接擠(ji)壓(ya)成(cheng)ф10mm×5mm的扁鋼(gang)。而相反(fan)，耐熱鋼(gang)的變(bian)(bian)形(xing)可(ke)能(neng)(neng)性則小得多。如(ru)尼莫尼克難熔(rong)合(he)金(jin)，無論使(shi)用什(shen)么(me)樣的擠(ji)壓(ya)機都不可(ke)能(neng)(neng)在一道(dao)次(ci)擠(ji)壓(ya)工序(xu)中，使(shi)其延伸系(xi)數(shu)能(neng)(neng)夠超(chao)過(guo)μ=80。
從以上(shang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)公式可(ke)以預見，如(ru)果按照擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿的(de)(de)進程測繪擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)所(suo)需要的(de)(de)力(li)，則曲(qu)線將有(you)如(ru)圖(tu)3-20所(suo)示的(de)(de)形(xing)狀。圖(tu)3-20(a)所(suo)示為(wei)不使用潤(run)滑劑時(shi)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)與(yu)坯料長度的(de)(de)關系。當(dang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)開始時(shi)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)很高，隨著操(cao)作的(de)(de)進行，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)不斷地(di)減小，當(dang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)結(jie)束時(shi)，此力(li)只(zhi)相當(dang)于無摩擦(ca)變形(xing)時(shi)所(suo)需要的(de)(de)力(li)。
圖3-20(b)所示為使用潤滑(hua)劑擠壓時，擠壓力(li)與坯料(liao)長度的關系(xi)。摩擦系(xi)數值f的高(gao)低決定(ding)于所使用的潤滑(hua)劑的質(zhi)量，當(dang)(dang)選用適當(dang)(dang)的玻(bo)璃潤滑(hua)劑時，可(ke)使摩擦系(xi)數值f很小，操作開(kai)始時就沒有頂(ding)峰(feng)壓力(li)。
圖3-20(c)所示為使用潤滑(hua)劑(ji)慢速(su)擠(ji)壓(ya)時，擠(ji)壓(ya)力(li)與坯(pi)(pi)料長度的(de)關系。當緩慢地進行擠(ji)壓(ya)時，精確地記錄擠(ji)壓(ya)力(li)，可以(yi)發現在擠(ji)壓(ya)過程(cheng)中，壓(ya)力(li)有所上(shang)升，這是(shi)由于操作過程(cheng)中擠(ji)壓(ya)坯(pi)(pi)料的(de)冷卻，導致變(bian)形(xing)抗(kang)力(li)增(zeng)加，于是(shi)總的(de)擠(ji)壓(ya)力(li)隨著操作的(de)進行而增(zeng)加。
最(zui)后(hou)，如果采用不適(shi)當的(de)(de)潤滑劑慢速擠壓時(shi)(shi)，所需要的(de)(de)擠壓力(li)與坯料(liao)長度的(de)(de)關系(xi)曲線(xian)將會出現兩個(ge)峰(feng)值壓力(li)，即(ji)操作開始(shi)時(shi)(shi)和擠壓結束時(shi)(shi)的(de)(de)頂峰(feng)壓力(li)。而(er)因(yin)坯料(liao)冷(leng)卻(que)所引(yin)起(qi)的(de)(de)阻力(li)升(sheng)高，并未因(yin)摩(mo)擦(ca)的(de)(de)減(jian)小而(er)抵消。
2. 擠壓過程(cheng)中擠壓力的變化
擠壓開始和(he)(he)擠壓過程中的(de)擠壓力，取決于坯(pi)料(liao)(liao)的(de)化學成分、加熱(re)溫度、切(qie)斷擠壓速度、工模具(ju)溫度、潤滑劑和(he)(he)坯(pi)料(liao)(liao)長度以及(ji)擠壓方法和(he)(he)擠壓模形狀等一(yi)系列的(de)因素。
不銹(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，橫坐標(biao)表(biao)示擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿頭部對坯(pi)料前端(duan)的(de)距離。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)始時，由(you)于(yu)(yu)首先在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)件(jian)上(shang)(shang)形(xing)成金屬流線，出現擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力迅(xun)速上(shang)(shang)升(sheng)。在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)末期，由(you)于(yu)(yu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿移近(jin)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模前端(duan)的(de)“死區(qu)”，而對于(yu)(yu)“死區(qu)”則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力不(bu)足，所以壓(ya)(ya)(ya)力再次上(shang)(shang)升(sheng)。如果此時擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機不(bu)切斷（關(guan)機），則擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿就會被制(zhi)動，液壓(ya)(ya)(ya)系(xi)統(tong)的(de)壓(ya)(ya)(ya)力上(shang)(shang)升(sheng)到(dao)額定壓(ya)(ya)(ya)力。
A 坯料裝(zhuang)入溫度和擠(ji)壓筒溫度的響
擠壓(ya)力隨著坯料的(de)裝(zhuang)入溫度的(de)下降而上升，對擠壓(ya)筒溫度的(de)關系也相同。
如圖3-21所示，只是(shi)(shi)擠壓(ya)力(li)(li)變(bian)得更大(da)(da)。但是(shi)(shi)，擠壓(ya)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，由(you)變(bian)形(xing)功傳給(gei)擠壓(ya)坯(pi)料(liao)的(de)熱量(liang)比從擠壓(ya)筒放(fang)(fang)出(chu)(chu)的(de)熱量(liang)是(shi)(shi)大(da)(da)或(huo)是(shi)(shi)小，對于(yu)壓(ya)力(li)(li)曲線有很大(da)(da)的(de)影響。如果輸入的(de)熱量(liang)比放(fang)(fang)出(chu)(chu)的(de)熱量(liang)大(da)(da)，則由(you)于(yu)擠壓(ya)坯(pi)料(liao)的(de)溫(wen)度上升(sheng)，變(bian)形(xing)抗力(li)(li)下降，因而擠壓(ya)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)壓(ya)力(li)(li)減小（圖3-22).如果從擠壓(ya)筒放(fang)(fang)出(chu)(chu)的(de)熱量(liang)大(da)(da)于(yu)變(bian)形(xing)熱，則關系曲線相反，在擠壓(ya)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)壓(ya)力(li)(li)上升(sheng)（圖3-23)。
B 擠壓速度(du)的影響
為了提高擠(ji)壓速(su)(su)度(du)(du)需要加大擠(ji)壓力，為了降(jiang)低擠(ji)壓速(su)(su)度(du)(du)則需要減(jian)小擠(ji)壓力。如(ru)果在擠(ji)壓過(guo)程中，擠(ji)壓速(su)(su)度(du)(du)從v,變到(dao)v2,則擠(ji)壓力隨(sui)坯(pi)料長(chang)度(du)(du)變化的(de)曲(qu)線如(ru)圖(tu)3-24所示。
在(zai)每一擠壓過(guo)程中，通過(guo)調節，可使擠壓速度保持在(zai)恒(heng)定值。
由于擠(ji)壓時間不(bu)同，因而(er)壓力曲線長度的不(bu)同是(shi)由于擠(ji)壓速(su)度不(bu)同所致，如圖(tu)3-24和圖(tu)3-25所示。
a. 在(zai)20~25mm/s速度(du)情況下(xia)，隨坯(pi)料長度(du)而變化的擠壓力(li)下(xia)降，并在(zai)擠壓到(dao)一大半坯(pi)料長度(du)后，擠壓力(li)變得最(zui)小。
b. 在(zai)10~15mm/s速度時，擠(ji)壓力隨坯料長度變化保持不變。
在恒(heng)定的(de)速度(du)下擠壓時(shi)，擠壓力能以1:2的(de)比例變(bian)(bian)化，這是因為坯料裝(zhuang)入溫(wen)(wen)度(du)、擠壓筒溫(wen)(wen)度(du)和(he)變(bian)(bian)形(xing)熱綜合影響(xiang)的(de)結果。
在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)結束這兩種工(gong)作條件下，擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速(su)度之(zhi)間并不(bu)存在單(dan)一的關系(xi)。如果不(bu)考(kao)慮這兩種情況，則(ze)可用(yong)圖3-26來表示擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速(su)度和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力鋼管擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時的金屬流(liu)動(dong)及變形力的確定之(zhi)間的基本關系(xi)。
擠(ji)壓(ya)機(ji)在(zai)某(mou)一定的擠(ji)壓(ya)力以下，不能進行擠(ji)壓(ya)，并(bing)處于(yu)停止狀(zhuang)態。從(cong)這一點(dian)起的整個曲線很平坦，很小的擠(ji)壓(ya)力變化(hua)已經足夠使擠(ji)壓(ya)速度變化(hua)很大。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開(kai)始(shi)時(shi)，首先必須在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)坯料中(zhong)形成(cheng)“金屬流(liu)線”，在(zai)此(ci)瞬間(jian)內(nei)，擠(ji)壓(ya)(ya)桿幾乎完全處于(yu)停(ting)止。當擠(ji)壓(ya)(ya)銅和青(qing)銅時(shi)，這個時(shi)間(jian)一(yi)般在(zai)1.5~2.0s.而在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)難擠(ji)壓(ya)(ya)的高合金時(shi)，這個時(shi)間(jian)在(zai)2s以(yi)下(xia)，但在(zai)特殊情(qing)況下(xia)可能(neng)大大超過2秒(miao)。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿停止的時(shi)間內，由于節流(liu)(liu)閥(fa)打開，活塞泵在(zai)運轉，所以擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)(ya)縮體積增加，壓(ya)(ya)(ya)力(li)很快(kuai)上(shang)升。只要擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)件金屬開始(shi)流(liu)(liu)動，壓(ya)(ya)(ya)力(li)就突然下(xia)降，因此，在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始(shi)時(shi)總是出現劇烈的壓(ya)(ya)(ya)力(li)峰(feng)值。
