無潤滑(hua)擠(ji)壓(ya)(ya)時，很難(nan)用一(yi)個公(gong)式(shi)表示擠(ji)壓(ya)(ya)時所(suo)需要的(de)力；而在一(yi)定溫(wen)度下(xia)，使用潤滑(hua)劑擠(ji)壓(ya)(ya)某種金屬所(suo)需要的(de)力，卻可以由理論(lun)公(gong)式(shi)表示，并且由實驗所(suo)證實。
將變形金屬壞(huai)料加熱到(dao)適當的溫度(du)，放置在一(yi)(yi)(yi)個高壓(ya)鋼制(zhi)圓筒(tong)(tong)(tong)形的密封容器（擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)）內，密封容器的一(yi)(yi)(yi)端由擠(ji)壓(ya)模封閉(bi)，模孔(kong)的面積(ji)即為所要求(qiu)得到(dao)的制(zhi)品(pin)的斷面。 擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)的另一(yi)(yi)(yi)端由活塞(sai)（擠(ji)壓(ya)桿）密封。擠(ji)壓(ya)桿可以在擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)內移動，擠(ji)壓(ya)金屬并使之變形。擠(ji)壓(ya)桿裝置在擠(ji)壓(ya)機的主柱塞(sai)上，并由擠(ji)壓(ya)機提供足夠(gou)的壓(ya)力。
擠壓不(bu)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。
擠壓力的大小主要取(qu)決于材料(liao)的變形抗力、潤滑(hua)劑以及擠壓過程工藝參(can)數的選擇。
1. 擠(ji)壓力大小的表示(shi)
設F為(wei)(wei)在(zai)一個半(ban)徑為(wei)(wei)R的擠(ji)(ji)壓(ya)筒中擠(ji)(ji)壓(ya)長度為(wei)(wei)L的坯(pi)料時(shi)所需要(yao)的總力。一段厚度為(wei)(wei)dl的金(jin)屬(shu)離開(kai)模(mo)子的距離為(wei)(wei)ι; f為(wei)(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)金(jin)屬(shu)與擠(ji)(ji)壓(ya)筒之間的摩擦系(xi)數(shu)，則：
西拜勒氏認(ren)為(wei)，進(jin)行(xing)一(yi)次變(bian)形所需要的(de)(de)力等于斷面上的(de)(de)變(bian)形和(he)變(bian)形總阻力的(de)(de)乘積。所指變(bian)形即(ji)為(wei)變(bian)形材料的(de)(de)原始斷面與最(zui)終斷面之間的(de)(de)自然對數比例。
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：
使用一般的潤滑劑(ji)時，摩擦系數(shu)為f=0.05,而有色金屬不(bu)同(tong)潤滑劑(ji)擠壓(ya)時，摩擦系數(shu)為f=0.12。
各種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)及合(he)金(jin)(jin)的(de)變形(xing)阻(zu)(zu)力(li)(li)(li)如圖3-19所示。在(zai)不(bu)同(tong)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)(xia)擠(ji)(ji)壓(ya)金(jin)(jin)屬(shu)及合(he)金(jin)(jin)時，擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)(li)(li)隨溫(wen)度(du)的(de)變化而增(zeng)減。用式（3-3)、式（3-4)可(ke)以算出金(jin)(jin)屬(shu)和(he)合(he)金(jin)(jin)在(zai)不(bu)同(tong)擠(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)度(du)下(xia)(xia)的(de)變形(xing)阻(zu)(zu)力(li)(li)(li)。因(yin)此，對每一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)和(he)合(he)金(jin)(jin)都(dou)可(ke)以畫出一條表示溫(wen)度(du)與變形(xing)阻(zu)(zu)力(li)(li)(li)的(de)關(guan)系曲線。在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)度(du)范圍內，這些曲線都(dou)是直線。
上述變(bian)形阻(zu)力值(zhi)是應(ying)用擠(ji)壓力公式計算出來的。可以(yi)發現，在這種(zhong)已得到(dao)的數值(zhi)及各種(zhong)高溫(wen)(wen)阻(zu)力試驗（蠕(ru)變(bian)試驗、高溫(wen)(wen)抗壓強度試驗）中所得到(dao)的數值(zhi)之間存在著一個簡單的關系(xi)。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實(shi)際(ji)上p值位于(yu)400~1200MPa,此可作為參考(kao)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)比(bi)壓(ya)p值的(de)(de)高(gao)低取決于(yu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)。如果(guo)所選擇(ze)的(de)(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)過大(da)，比(bi)壓(ya)就(jiu)很低，不能得到足夠(gou)的(de)(de)力(li)來(lai)完成操(cao)作；如果(guo)相反，所選擇(ze)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒直(zhi)(zhi)徑(jing)太小，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)簡就(jiu)有變形或因不能承(cheng)受太大(da)的(de)(de)壓(ya)力(li)而破裂(lie)的(de)(de)危險(xian)，還有可能使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿彎折。
圖(tu)2-3已經指出，在不同(tong)的(de)(de)擠(ji)壓機壓力下，應該(gai)使用的(de)(de)最大及最小(xiao)擠(ji)壓筒的(de)(de)尺寸，以(yi)及最通常的(de)(de)操作所使用的(de)(de)擠(ji)壓筒直(zhi)徑。
圖2-4也表(biao)明(ming)，金(jin)屬的(de)變形(xing)(xing)阻(zu)力(li)與變形(xing)(xing)可(ke)(ke)能性（擠壓比）之間的(de)關系。式(shi)（3-1)和式(shi)（3-2)還指(zhi)出，金(jin)屬的(de)變形(xing)(xing)阻(zu)力(li)越高，則變形(xing)(xing)的(de)可(ke)(ke)能性越小。
假設摩(mo)擦力可以(yi)忽略不計，即 f=0 , 則公(gong)式如下：
圖2-4 的(de)(de)(de)(de)曲線是以(yi) p=400~600~1200MPa繪(hui)制的(de)(de)(de)(de)。由圖2-4 可(ke)(ke)以(yi)看(kan)出，由于碳素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)變形抗力很低，其擠(ji)壓(ya)變形的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能性(xing)(xing)很大。作為試驗數(shu)據(ju)，可(ke)(ke)能以(yi)擠(ji)壓(ya)比μ=225進行(xing)擠(ji)壓(ya)加工，即可(ke)(ke)用(yong)直徑為Φ120mm的(de)(de)(de)(de)圓坯(pi)料直接擠(ji)壓(ya)成ф10mm×5mm的(de)(de)(de)(de)扁鋼(gang)。而相反，耐(nai)熱鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)變形可(ke)(ke)能性(xing)(xing)則小得多。如(ru)尼(ni)莫尼(ni)克難熔合金(jin)，無論使用(yong)什么(me)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機都不可(ke)(ke)能在一(yi)道次擠(ji)壓(ya)工序中(zhong)，使其延伸系數(shu)能夠(gou)超過μ=80。
從(cong)以上擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)公式可以預見(jian)，如果按照(zhao)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿的(de)(de)(de)進程(cheng)測(ce)繪(hui)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)所(suo)需要的(de)(de)(de)力，則(ze)曲線將有如圖3-20所(suo)示的(de)(de)(de)形狀。圖3-20(a)所(suo)示為不使用潤滑劑時(shi)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力與(yu)坯料長度的(de)(de)(de)關系。當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始時(shi)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力很高，隨著操作的(de)(de)(de)進行，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力不斷地減(jian)小，當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)結束(shu)時(shi)，此力只相當于無(wu)摩擦變形時(shi)所(suo)需要的(de)(de)(de)力。
圖3-20(b)所示為(wei)使(shi)(shi)用(yong)潤滑(hua)(hua)(hua)劑擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)(shi)，擠(ji)(ji)壓(ya)力與坯料長度的(de)(de)關(guan)系。摩(mo)(mo)擦(ca)系數(shu)(shu)值(zhi)f的(de)(de)高(gao)低決定于所使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)潤滑(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)質量，當(dang)(dang)選用(yong)適當(dang)(dang)的(de)(de)玻璃(li)潤滑(hua)(hua)(hua)劑時(shi)(shi)，可使(shi)(shi)摩(mo)(mo)擦(ca)系數(shu)(shu)值(zhi)f很小，操作開始時(shi)(shi)就沒有頂(ding)峰壓(ya)力。
圖3-20(c)所(suo)示(shi)為使用潤滑(hua)劑(ji)慢速(su)擠壓(ya)時，擠壓(ya)力(li)(li)(li)與坯料長度的(de)(de)(de)關系。當(dang)緩慢地進行擠壓(ya)時，精確地記錄擠壓(ya)力(li)(li)(li)，可以發現在擠壓(ya)過程(cheng)中，壓(ya)力(li)(li)(li)有(you)所(suo)上升，這(zhe)是由(you)于(yu)操作(zuo)過程(cheng)中擠壓(ya)坯料的(de)(de)(de)冷卻(que)，導致變(bian)形抗力(li)(li)(li)增加，于(yu)是總的(de)(de)(de)擠壓(ya)力(li)(li)(li)隨著操作(zuo)的(de)(de)(de)進行而(er)增加。
最后，如果(guo)采(cai)用不適當(dang)的(de)潤滑劑慢(man)速擠(ji)(ji)壓時(shi)，所需要的(de)擠(ji)(ji)壓力與坯料(liao)長度的(de)關系(xi)曲線(xian)將(jiang)會出現(xian)兩(liang)個峰值壓力，即操作(zuo)開始時(shi)和擠(ji)(ji)壓結束時(shi)的(de)頂峰壓力。而因坯料(liao)冷卻所引起(qi)的(de)阻力升高(gao)，并(bing)未因摩擦的(de)減小而抵(di)消。
2. 擠壓(ya)過程中(zhong)擠壓(ya)力的(de)變(bian)化(hua)
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)開始和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程(cheng)中的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力，取決于坯料的(de)化學成(cheng)分、加熱溫度(du)、切斷擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速度(du)、工模具(ju)溫度(du)、潤滑劑和坯料長度(du)以及擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)方(fang)法和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模形(xing)狀等一系列的(de)因素。
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3-21中(zhong)，橫坐標(biao)表(biao)示擠(ji)(ji)壓桿(gan)頭部對(dui)坯料前端的距離(li)。擠(ji)(ji)壓開始時，由于(yu)首(shou)先在擠(ji)(ji)壓件上(shang)(shang)(shang)形成金屬流線(xian)，出現擠(ji)(ji)壓力迅速上(shang)(shang)(shang)升(sheng)。在擠(ji)(ji)壓末期，由于(yu)擠(ji)(ji)壓桿(gan)移近擠(ji)(ji)壓模(mo)前端的“死區(qu)”，而對(dui)于(yu)“死區(qu)”則擠(ji)(ji)壓力不足，所以壓力再次上(shang)(shang)(shang)升(sheng)。如果此時擠(ji)(ji)壓機(ji)不切斷（關機(ji)），則擠(ji)(ji)壓桿(gan)就會被制動，液壓系統的壓力上(shang)(shang)(shang)升(sheng)到額(e)定壓力。
A 坯(pi)料裝入(ru)溫度和擠(ji)壓筒(tong)溫度的響(xiang)
擠壓(ya)力隨著坯(pi)料的(de)裝入溫(wen)度的(de)下降而上升，對擠壓(ya)筒溫(wen)度的(de)關系也相同。
如(ru)圖3-21所示，只是擠(ji)(ji)壓(ya)力變(bian)得更大(da)。但是，擠(ji)(ji)壓(ya)過程中，由變(bian)形功傳給擠(ji)(ji)壓(ya)坯料的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)比從擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)放出(chu)的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)是大(da)或是小(xiao)，對于(yu)壓(ya)力曲線(xian)有很大(da)的(de)(de)影響。如(ru)果輸(shu)入(ru)的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)比放出(chu)的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)大(da)，則由于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)坯料的(de)(de)溫(wen)度上升，變(bian)形抗力下降，因而擠(ji)(ji)壓(ya)過程中壓(ya)力減(jian)小(xiao)（圖3-22).如(ru)果從擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)放出(chu)的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)大(da)于(yu)變(bian)形熱(re)，則關系曲線(xian)相反，在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)過程中壓(ya)力上升（圖3-23)。
B 擠壓(ya)速度的影響
為(wei)了提高擠壓(ya)速度需(xu)要加(jia)大擠壓(ya)力(li)，為(wei)了降(jiang)低擠壓(ya)速度則需(xu)要減小擠壓(ya)力(li)。如果在擠壓(ya)過程中，擠壓(ya)速度從v,變(bian)到v2,則擠壓(ya)力(li)隨坯料長度變(bian)化的曲線如圖(tu)3-24所示(shi)。
在每(mei)一擠(ji)壓過程中(zhong)，通過調節，可使(shi)擠(ji)壓速度保(bao)持(chi)在恒定值。
由(you)于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)時間不(bu)同(tong)，因而壓(ya)力曲(qu)線長(chang)度的不(bu)同(tong)是由(you)于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)速度不(bu)同(tong)所(suo)致，如圖(tu)3-24和圖(tu)3-25所(suo)示(shi)。
a. 在20~25mm/s速度情況下，隨坯料(liao)長(chang)度而變(bian)化的擠壓力下降，并在擠壓到一(yi)大半(ban)坯料(liao)長(chang)度后，擠壓力變(bian)得最小。
b. 在10~15mm/s速度(du)時，擠(ji)壓(ya)力隨坯料長度(du)變化保持不變。
在(zai)恒定的(de)(de)速度(du)下擠壓(ya)時，擠壓(ya)力能以(yi)1:2的(de)(de)比(bi)例(li)變化，這是因為(wei)坯料裝入溫度(du)、擠壓(ya)筒溫度(du)和變形(xing)熱綜合影響的(de)(de)結果。
在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)結束這(zhe)兩(liang)種工作條(tiao)件下(xia)，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)之間并不存在單一的關(guan)系。如果不考慮這(zhe)兩(liang)種情況，則(ze)可用(yong)圖3-26來表(biao)示擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力鋼管擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時的金屬(shu)流(liu)動及變形力的確定之間的基本關(guan)系。
擠(ji)壓(ya)(ya)機在某一(yi)(yi)定的擠(ji)壓(ya)(ya)力以下，不(bu)能(neng)進行擠(ji)壓(ya)(ya)，并處于停止狀態。從這一(yi)(yi)點起的整(zheng)個曲線很平坦，很小的擠(ji)壓(ya)(ya)力變化已經足(zu)夠使(shi)擠(ji)壓(ya)(ya)速(su)度變化很大(da)。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開始(shi)時，首先必須在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)坯料中形成“金(jin)屬流線”，在(zai)此瞬(shun)間(jian)(jian)內(nei)，擠(ji)壓(ya)(ya)桿幾乎完全處于停止。當擠(ji)壓(ya)(ya)銅和青銅時，這個時間(jian)(jian)一般在(zai)1.5~2.0s.而在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)難擠(ji)壓(ya)(ya)的高合金(jin)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2秒。
在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)桿停止的時間(jian)內，由于節流閥(fa)打開(kai)，活塞泵(beng)在(zai)運轉，所以(yi)擠(ji)壓(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)縮(suo)體積增加，壓(ya)(ya)力很(hen)快上升(sheng)。只要(yao)擠(ji)壓(ya)(ya)件金屬開(kai)始(shi)流動，壓(ya)(ya)力就突然下降，因此，在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)開(kai)始(shi)時總是出現劇烈的壓(ya)(ya)力峰值。
