前面我們講了一下鋁合金管材的潤滑擠壓，今天我們來談談無潤滑擠壓。

無潤滑擠壓是指在擠壓時，既不潤滑擠壓筒，也不潤滑穿孔針。實踐證明，采用無潤滑擠壓工藝，可以有效地消除潤滑擠壓時產生的各種擦傷缺陷，獲得內表面質量優良的管材。但在擠壓過程中，鋁與穿孔針直接接觸，金屬在沿穿孔針表面流動過程中會對其產生很大的摩擦拉力，易發生斷針事故。據實測，無潤滑擠壓鋁合金管材時作用在穿孔針上的摩擦拉力約為潤滑擠壓時的3～4倍。這就要求，一方面，穿孔針要有足夠的強度；另一方面，應使用較短錠坯以減少摩擦力。

要提高穿孔針的強度，可以從三個方面入手：一是選用強度更高的材料；二是增大穿孔針薄弱部位（特別是與針支承連接的螺紋部位）的尺寸；三是改進與針支承的連接配合方式。目前用于制作穿孔針的材料主要是3Cr2W8V和4Cr5MoSiV1，更高強度的熱擠壓用工模具材料還正在研制階段，未得到推廣應用。要想增大穿孔針根部螺紋部位的尺寸，必須考慮針支承和空心擠壓桿的強度要求。改進穿孔針與針支承的連接配合方式，在一定程度上可以改善穿孔針的受力條件，提高其穩定性，延長使用壽命。減少錠坯的長度可以減小摩擦拉力，但如果錠坯過短，成品率和生產效率都會降低。

鋁管金屬壓力加工中的外摩擦種類及其影響

在實際的金屬壓力加工生產中，由于變形方式不同，特點各異，情況要復雜得多。而且變形的工藝條件（變形溫度、變形程度，及變形速度）又苛刻多變。因此在金屬壓力加工中。按接觸界面的狀態，可能出現如下摩擦類型： 干摩擦，流體潤滑摩擦和邊界摩擦。 干摩擦實際是指表面上沒有潤滑劑的摩擦。潤滑較困難的鐓、鍛過程，無潤滑擠壓鋁及鋁合金以及其他任何不加潤滑劑的加工過程，都可能出現干摩擦的狀態。 邊界摩擦是指由于潤滑劑對金屬表面的物理、化學吸附作用，形成一層只有幾個分子厚的邊界潤滑膜的摩擦。 流體潤滑摩擦是指在接觸界面上存在一層較厚的流體潤滑膜，摩擦發生在潤滑膜內。在高速軋制與拉拔生產時容易出現這種狀態。

由于壓力加工時摩擦條件比較惡劣，理想的流體潤滑及邊界潤滑狀態較難出現。整個接觸面上為單一的摩擦潤滑狀態較少，多為混合狀態。如流體－邊界摩擦、邊界－干摩擦以及流體－干摩擦等。

比如，有人認為在高速冷軋以及拉拔時，分別測出摩擦系數為0.02～0.03及0.04～0.09，較一般的邊界潤滑的摩擦系數（油脂系數潤滑油為0.1～0.2、礦物油為0.2～0.3）低一個數量級，從而認為加工過程是處于流體潤滑摩擦狀態。然而，在這兩種情況下卻同樣可觀察到軋輥或模具上粘附金屬微粒及在潤滑油中存在散落的金屬磨損粒子。這就表明，上述的加工過程實際是處在一種以流體潤滑摩擦為主，并出現邊界摩擦、甚至有干摩擦的混合摩擦狀態。 對于加工過程中的上述各類摩擦，就其摩擦的規律，可歸結到如下兩個摩擦定律： ⑴阿芒頓－庫侖摩擦定律。摩擦應力正比于法向應力，摩擦系數為常量，故又成常摩擦系數定律。對于水靜壓強度較小的沖壓、拉拔以及其他潤滑效果較好的加工過程，此定律較適用。

常摩擦應力摩擦定律。在面壓較高的擠壓以及潤滑較困難的熱軋等變形過程中，由于金屬的剪切流動主要出現在次表層內，故有τf＝τs，摩擦應力為相應變形條件下金屬的性能參數。

在實際金屬壓力加工過程中，接觸面上的摩擦規律，除與接觸表面的狀態（粗糙度、潤滑劑等）有關外，還與變形區幾何因子密切相關，在某些條件下出現同一接觸面上存在常摩擦系數區與常摩擦應力區的混合摩擦狀態。這些對于進行變形力能計算時求解有關方程的邊界條件是十分重要的。 接觸界面上的外摩擦對金屬壓力加工過程帶來很大的影響： 使金屬變形時金屬的實際變形抗力增大，力能消耗加大； 引起金屬不均勻變形，影響制品性能，降低生產成品率； 使加工工模具磨損加大，進而影響制品尺寸精度，并增加生產成本。

在金屬壓力加工過程中很容易發生工具與變形金屬間的粘著（焊合）。相對滑動時，如果切斷發生在粘著點的深部，那就會出現金屬微粒的轉移，工具表面粘附著變形金屬，結果改變摩擦表面狀態與性質。若工具表面粘附變形金屬嚴重，甚至會變成“同種金屬間的摩擦。”因此，工具表面粘附金屬后，會增大摩擦與變形力能消耗，損傷制品表面，縮短工具壽命。 在軋制過程中，由于軋輥表面磨損，經一定時間后將影響產品的質量，此時需要重車或重磨，每次重車量0.5~5mm,重磨量0.01~0.05mm。

軋輥的允許重車率：

初軋機：10~12%

型鋼軋機：8~10%

中厚板軋機：3~6%

在金屬壓力加工的摩擦過程中同樣伴隨有磨損現象。上述工具表面粘附金屬的過程，就是加工制品的粘著磨損過程，只是由于對制品而言，往往是發生在一個或幾個道次中，故磨損本身并不為人們所重視。

加工所用的工模具，雖然其硬度比變形金屬高得多，但由于往往是在高壓、高速以及高溫條件下連續使用，其表面通過質點轉移到變形金屬上或粘附金屬一起脫落等過程，出現嚴重磨損，結果不僅影響制品表面質量與尺寸精度，而且增加工具消耗，提高生產成本。

生產中摩擦有效性的利用

在實際生產中，摩擦并非是百害無益的東西，有時可以直接加以利用，有時則設法變害為利，這就是生產中利用外摩擦有效性的問題。在實際生產中，通常也并非摩擦越小越好，對潤滑劑的要求則是適當的潤滑性與良好的綜合性能。 在開坯軋制中，增大摩擦可以改變咬如條件，強化軋制過程；

在沖壓生產中增大沖頭與板片之間的摩擦可以強化生產工藝，減少由于縮頸沖裂等造成的廢品；無潤滑擠壓或增加擠壓墊片端面摩擦阻力等措施，有利于減少制品中“擠壓縮尾”。 在精軋板帶材時，為了提高成品表面光潔度，人們常使用粘度較小的所謂“薄油”，以利用軋輥對其表面的磨光作用。類似例子在實際生產中是很多的。

近年來，在深入研究接觸摩擦規律，尋找有效潤滑劑和潤滑方法來減少摩擦有害影響的同時，積極開展了利用摩擦有效性的研究。所謂摩擦有效性，就是通過強制改變和控制工具與變形金屬接觸滑移運動的特點，使摩擦應力能促進金屬的變形發展。通過接觸滑移運動的特點，使摩擦應力能促進金屬的變形發展。通過這種方法可以減少或消除摩擦力的有害影響。