無(wú)潤(rùn)滑擠壓時(shí)，很難用一個(gè)公式表示擠壓時(shí)所需要的力；而在一定溫度下，使用潤(rùn)滑劑擠壓某種金屬所需要的力，卻可以由理論公式表示，并且由實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。
將變形金屬壞料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋胖迷谝粋€(gè)高壓鋼制圓筒形的密封容器（擠壓筒）內(nèi)，密封容器的一端由擠壓模封閉，?？椎拿娣e即為所要求得到的制品的斷面。 擠壓筒的另一端由活塞（擠壓桿）密封。擠壓桿可以在擠壓筒內(nèi)移動(dòng)，擠壓金屬并使之變形。擠壓桿裝置在擠壓機(jī)的主柱塞上，并由擠壓機(jī)提供足夠的壓力。
擠壓不銹鋼管時(shí)，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(nèi)孔中移動(dòng)的芯棒通過(guò)在擠壓筒中的空心壞料。伸入擠壓?？椎亩◤綆?。然后，擠壓桿在擠壓模和芯棒組成的環(huán)形縫隙中擠壓出鋼管。
擠壓力的大小主要取決于材料的變形抗力、潤(rùn)滑劑以及擠壓過(guò)程工藝參數(shù)的選擇。
1. 擠壓力大小的表示
設(shè)F為在一個(gè)半徑為R的擠壓筒中擠壓長(zhǎng)度為L(zhǎng)的坯料時(shí)所需要的總力。一段厚度為dl的金屬離開(kāi)模子的距離為ι; f為擠壓時(shí)金屬與擠壓筒之間的摩擦系數(shù)，則：
西拜勒氏認(rèn)為，進(jìn)行一次變形所需要的力等于斷面上的變形和變形總阻力的乘積。所指變形即為變形材料的原始斷面與最終斷面之間的自然對(duì)數(shù)比例。
設(shè)μ為擠壓比，即擠壓筒面積與擠壓?？讛嗝娣e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(rùn)滑劑時(shí)，摩擦系數(shù)為f=0.05,而有色金屬不同潤(rùn)滑劑擠壓時(shí)，摩擦系數(shù)為f=0.12。
各種金屬及合金的變形阻力如圖3-19所示。在不同的溫度下擠壓金屬及合金時(shí)，擠壓力隨溫度的變化而增減。用式（3-3)、式（3-4)可以算出金屬和合金在不同擠壓溫度下的變形阻力。因此，對(duì)每一種金屬和合金都可以畫(huà)出一條表示溫度與變形阻力的關(guān)系曲線。在擠壓溫度范圍內(nèi)，這些曲線都是直線。
上述變形阻力值是應(yīng)用擠壓力公式計(jì)算出來(lái)的?？梢园l(fā)現(xiàn)，在這種已得到的數(shù)值及各種高溫阻力試驗(yàn)（蠕變?cè)囼?yàn)、高溫抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)）中所得到的數(shù)值之間存在著一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實(shí)際上p值位于400~1200MPa,此可作為參考。擠壓機(jī)的比壓p值的高低取決于擠壓筒的直徑。如果所選擇的直徑過(guò)大，比壓就很低，不能得到足夠的力來(lái)完成操作；如果相反，所選擇的擠壓筒直徑太小，擠壓簡(jiǎn)就有變形或因不能承受太大的壓力而破裂的危險(xiǎn)，還有可能使擠壓桿彎折。
圖2-3已經(jīng)指出，在不同的擠壓機(jī)壓力下，應(yīng)該使用的最大及最小擠壓筒的尺寸，以及最通常的操作所使用的擠壓筒直徑。
圖2-4也表明，金屬的變形阻力與變形可能性（擠壓比）之間的關(guān)系。式（3-1)和式（3-2)還指出，金屬的變形阻力越高，則變形的可能性越小。
假設(shè)摩擦力可以忽略不計(jì)，即 f=0 , 則公式如下：
圖2-4 的曲線是以 p=400~600~1200MPa繪制的。由圖2-4 可以看出，由于碳素鋼的變形抗力很低，其擠壓變形的可能性很大。作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可能以擠壓比μ=225進(jìn)行擠壓加工，即可用直徑為Φ120mm的圓坯料直接擠壓成ф10mm×5mm的扁鋼。而相反，耐熱鋼的變形可能性則小得多。如尼莫尼克難熔合金，無(wú)論使用什么樣的擠壓機(jī)都不可能在一道次擠壓工序中，使其延伸系數(shù)能夠超過(guò)μ=80。
從以上擠壓公式可以預(yù)見(jiàn)，如果按照擠壓桿的進(jìn)程測(cè)繪擠壓所需要的力，則曲線將有如圖3-20所示的形狀。圖3-20(a)所示為不使用潤(rùn)滑劑時(shí)，擠壓力與坯料長(zhǎng)度的關(guān)系。當(dāng)擠壓開(kāi)始時(shí)，擠壓力很高，隨著操作的進(jìn)行，擠壓力不斷地減小，當(dāng)擠壓結(jié)束時(shí)，此力只相當(dāng)于無(wú)摩擦變形時(shí)所需要的力。
圖3-20(b)所示為使用潤(rùn)滑劑擠壓時(shí)，擠壓力與坯料長(zhǎng)度的關(guān)系。摩擦系數(shù)值f的高低決定于所使用的潤(rùn)滑劑的質(zhì)量，當(dāng)選用適當(dāng)?shù)牟Ａ?rùn)滑劑時(shí)，可使摩擦系數(shù)值f很小，操作開(kāi)始時(shí)就沒(méi)有頂峰壓力。
圖3-20(c)所示為使用潤(rùn)滑劑慢速擠壓時(shí)，擠壓力與坯料長(zhǎng)度的關(guān)系。當(dāng)緩慢地進(jìn)行擠壓時(shí)，精確地記錄擠壓力，可以發(fā)現(xiàn)在擠壓過(guò)程中，壓力有所上升，這是由于操作過(guò)程中擠壓坯料的冷卻，導(dǎo)致變形抗力增加，于是總的擠壓力隨著操作的進(jìn)行而增加。
最后，如果采用不適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑慢速擠壓時(shí)，所需要的擠壓力與坯料長(zhǎng)度的關(guān)系曲線將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值壓力，即操作開(kāi)始時(shí)和擠壓結(jié)束時(shí)的頂峰壓力。而因坯料冷卻所引起的阻力升高，并未因摩擦的減小而抵消。
2. 擠壓過(guò)程中擠壓力的變化
擠壓開(kāi)始和擠壓過(guò)程中的擠壓力，取決于坯料的化學(xué)成分、加熱溫度、切斷擠壓速度、工模具溫度、潤(rùn)滑劑和坯料長(zhǎng)度以及擠壓方法和擠壓模形狀等一系列的因素。
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(zhǎng)度變化的特性曲線如圖3-21所示。
圖3-21中，橫坐標(biāo)表示擠壓桿頭部對(duì)坯料前端的距離。擠壓開(kāi)始時(shí)，由于首先在擠壓件上形成金屬流線，出現(xiàn)擠壓力迅速上升。在擠壓末期，由于擠壓桿移近擠壓模前端的“死區(qū)”，而對(duì)于“死區(qū)”則擠壓力不足，所以壓力再次上升。如果此時(shí)擠壓機(jī)不切斷（關(guān)機(jī)），則擠壓桿就會(huì)被制動(dòng)，液壓系統(tǒng)的壓力上升到額定壓力。
A 坯料裝入溫度和擠壓筒溫度的響
擠壓力隨著坯料的裝入溫度的下降而上升，對(duì)擠壓筒溫度的關(guān)系也相同。
如圖3-21所示，只是擠壓力變得更大。但是，擠壓過(guò)程中，由變形功傳給擠壓坯料的熱量比從擠壓筒放出的熱量是大或是小，對(duì)于壓力曲線有很大的影響。如果輸入的熱量比放出的熱量大，則由于擠壓坯料的溫度上升，變形抗力下降，因而擠壓過(guò)程中壓力減?。▓D3-22).如果從擠壓筒放出的熱量大于變形熱，則關(guān)系曲線相反，在擠壓過(guò)程中壓力上升（圖3-23)。
B 擠壓速度的影響
為了提高擠壓速度需要加大擠壓力，為了降低擠壓速度則需要減小擠壓力。如果在擠壓過(guò)程中，擠壓速度從v,變到v2,則擠壓力隨坯料長(zhǎng)度變化的曲線如圖3-24所示。
在每一擠壓過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)，可使擠壓速度保持在恒定值。
由于擠壓時(shí)間不同，因而壓力曲線長(zhǎng)度的不同是由于擠壓速度不同所致，如圖3-24和圖3-25所示。
a. 在20~25mm/s速度情況下，隨坯料長(zhǎng)度而變化的擠壓力下降，并在擠壓到一大半坯料長(zhǎng)度后，擠壓力變得最小。
b. 在10~15mm/s速度時(shí)，擠壓力隨坯料長(zhǎng)度變化保持不變。
在恒定的速度下擠壓時(shí)，擠壓力能以1:2的比例變化，這是因?yàn)榕髁涎b入溫度、擠壓筒溫度和變形熱綜合影響的結(jié)果。
在擠壓開(kāi)始和擠壓結(jié)束這兩種工作條件下，擠壓力和擠壓速度之間并不存在單一的關(guān)系。如果不考慮這兩種情況，則可用圖3-26來(lái)表示擠壓速度和擠壓力鋼管擠壓時(shí)的金屬流動(dòng)及變形力的確定之間的基本關(guān)系。
擠壓機(jī)在某一定的擠壓力以下，不能進(jìn)行擠壓，并處于停止?fàn)顟B(tài)。從這一點(diǎn)起的整個(gè)曲線很平坦，很小的擠壓力變化已經(jīng)足夠使擠壓速度變化很大。
在擠壓開(kāi)始時(shí)，首先必須在擠壓坯料中形成“金屬流線”，在此瞬間內(nèi)，擠壓桿幾乎完全處于停止。當(dāng)擠壓銅和青銅時(shí)，這個(gè)時(shí)間一般在1.5~2.0s.而在擠壓難擠壓的高合金時(shí)，這個(gè)時(shí)間在2s以下，但在特殊情況下可能大大超過(guò)2秒。
在擠壓桿停止的時(shí)間內(nèi)，由于節(jié)流閥打開(kāi)，活塞泵在運(yùn)轉(zhuǎn)，所以擠壓缸壓縮體積增加，壓力很快上升。只要擠壓件金屬開(kāi)始流動(dòng)，壓力就突然下降，因此，在擠壓開(kāi)始時(shí)總是出現(xiàn)劇烈的壓力峰值。
