一、鋁型材擠壓過程中的溫度變化

    擠壓溫度和擠壓速度是擠壓過程中的兩個基本參數。塑性變形區的溫度必須與金屬塑性最好的溫度范圍相適應。
    塑性變形區的溫度取決于坯料和工具的加熱溫度、變形熱以及被周圍介質所吸收的熱量。擠壓速度或金屬流動速度越大，被周圍介質吸收的熱量就越小，則塑性變形區的溫度就越高，反之亦然。在一定的變形程度下，或者是選擇合適的預熱溫度，或者是選擇合適的變形速度，都可以使塑性變形區的溫度保持在規定的范圍內，當變形速度較小時，必須提高預熱溫度。而變形速度較大時，則必須降低預熱溫度。因此，利用“錐形”加熱和冷卻模具的方法可獲得較高的擠壓速度。
    隨著擠壓條件的變化，擠壓過程中的擠壓溫度和擠壓速度是不斷變化的。
    在擠壓鋁合金時，擠壓溫度較低(400～500℃)，擠壓速度很慢(≤25 mm/s)，而且鋁合金的導熱很高，所以在計算塑變區的溫度場時必須考慮由于擠壓金屬的熱傳導和金屬與擠壓工具之間的熱交換而引起的溫度變化。
為了計算擠壓時的溫升，前蘇聯學者ЮII．斯捷爾尼克(CTepUrIK)提出了如下公式：


圖為某鋁廠擠壓生產線

式中  △t——擠壓時的溫升/℃；   
      A——熱功當量；
      P₀——在塑變區中計算溫度變化斷面上的單位擠壓力；   
      C——擠壓金屬的比熱；
      ρ——擠壓金屬的密度；
      △t₀——毛坯和擠壓筒的初始溫度差/℃；
      b₁、b₂——分別為擠壓筒和毛坯金屬的蓄熱系數；   
      γ——取決于P₀和叼值的系數(見圖3—1—19)；   
      η——擠壓軸行程長度與擠壓筒內徑的比例，η=h/D；
      P_e——彼克列(FIKRe)準數，P_eu·D/α；   
      v——擠壓速度/mm·s^-1；
      D——擠壓筒內徑/mm；
      h——擠壓軸行程長度/mm；   
      α——溫度傳導系數/m²·s^-1。   
    把擠壓金屬和工具材料的熱力學物理常數值代入(3—1—1)中，可大大簡化計算過程。例如，對硬鋁型合金，式(3—1—1)可簡化為：

    在1.44～10.5 mm/s的速度范圍內擠壓棒材時，在各個擠壓階段中，毛坯表面溫度的計算值和試驗值基本符合(見圖3—1—20)，說明上述公式在工程計算中是適用的。
    在擠壓過程中的溫升對工具的溫度和擠壓力的大小都有一定的影響，因此，在設計和使用擠壓工模具時均應充分考慮這一因素。

二、鋁型材擠壓時的溫度條件

    在確定擠壓的溫度制度時，應該考慮以下一些因素：
    1)合金的塑性圖與狀態圖，了解合金最佳塑性溫度范圍和相變情況，避免在多相和相變溫度下變形；
    2)擠壓過程溫度條件的特點，影響溫度條件變化的因素和調節方法以及溫升情況；   
    3)盡可能地降低變形抗力，減小擠壓力和作用在工模具上的載荷；
    4)保證擠壓制品中的溫度分布均勻；   
    5)保證最大的流出速度；
    6)保持溫度不超過該合金的臨界溫度，以免塑性降低產生裂紋；   
    7)保證擠壓時金屬不粘結工具，惡化制品表面品質；
    8)保證制品的組織均一和力學性能最佳；   
    9)保證制品的尺寸精度。
    在確定擠壓時的最佳溫度制度時，還應該考慮鑄錠的冶金學特點：   
    1)結晶組織的特點；
    2)合金化學成分的波動；   
    3)金屬問化合物的特點；   
    4)疏松程度、氣體和其他的非金屬雜質的含量等。
    常用鋁合金擠壓時錠坯的加熱溫度(見表3—1—5)，可供制訂工藝和設計模具時參考。

表3—1—5常用鋁合金擠壓時的溫度一速度規程

三、鋁型材擠壓時的速度條件

    擠壓時的速度有三種：擠壓速度v_j——表示擠壓機主柱塞、擠壓軸和擠壓墊的移動速度；金屬流出速度v_L——金屬流出模孔時的速度；v_Lλ·v_j；變形速度ε.，亦稱變形速率，即單位時間內變形量變化的大小：
    在生產中，最常用的是擠壓速度u_j和流出速度u_L。了解擠壓速度便于正確控制擠壓時的擠壓軸前進速度。流出速度反映合金可擠壓性的高低。
    擠壓時的速度與溫度是聯系在一起的。一般來說，提高擠壓速度則必須降低錠坯的加熱溫度；反之，提高了擠壓溫度則必須降低擠壓速度。
    擠壓力是被擠壓合金變形抗力的函數。熱加工的目的，是為了利用金屬材料在高溫下屈服應力下降這一現象來實現大的變形量。具有高變形抗力的合金必須加熱到很高的變形溫度。但是，如果錠坯原始溫度和擠壓速度導致制品出口溫度非常接近該合金的固相線溫度時，則表面將產生裂紋、粗糙、質量變壞。圖3—1—21為最大速度和出口溫度之間的關系曲線。圖中給出了兩條極限曲線；一條表示設備能力的最大擠壓力曲線，超過它不可能實現擠壓；另一條表示合金制品開始開裂的冶金學極限。兩條曲線之間的面積提供了該合金擠壓時所有的加工工藝參數，特別是在交點上提供了理論上最大速度和相應的最佳出口溫度。應強調的是這個最佳值只是從擠壓速度角度出發，不一定能滿足制品的物理一冶金性能要求。

    在確定常規擠壓時的實際金屬流出速度時，可在已知擠壓溫度的基礎上綜合考慮材料與工藝參數(如金屬變形抗力與塑性、擠壓系數、流動不均勻的特性工模具結構形式及預熱條件)以及設備條件的影響。

    表3—1—5給出了常用一些鋁合金擠壓各種型材時的錠坯、擠壓筒加熱溫度和平均的流出速度。