第4章金属塑性加工的摩擦与润滑

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,4,章 金属塑性加工的摩擦与润滑,4.1,概述,4.2,金属塑性加工时摩擦的特点及作用,4.3,塑性加工中摩擦的分类及机理,4.4,摩擦系数及其影响因素,4.5,测定摩擦系数的方法,4.6,塑性加工的工艺润滑,4.1,概述,金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用，工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中，须加以润滑。,润滑技术的开发能促进金属塑性加工的发展。随着压力加工新技术新材料新工艺的出现，必将要求人们解决新的润滑问题。,4.2,金属塑性加工时摩擦的特点及作用,塑性成形时摩擦的特点,在高压下产生的摩擦,较高温度下的摩擦,摩擦副（金属与工具）的性质相差大,在接触面上各点的摩擦也不一样,外摩擦在压力加工中的作用,摩擦的不利方面,改变物体应力状态，使变形力和能耗增加,引起工件变形与应力分布不均匀,恶化工件表面质量，加速模具磨损，降低工具寿命,摩擦的利用,例如，用增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦，强化工艺，减少起皱和撕裂等造成的废品。,4.3,塑性加工中摩擦的分类及机理,外摩擦的分类,干摩擦,流体摩擦,边界摩擦,摩擦机理,分子吸附说,表面凸凹学说,塑性加工时接触表面摩擦力的计算,在计算金属塑性加工时的摩擦力时，分下列,三种情况考虑,1,库仑摩擦条件,这时不考虑接触面上的粘合现象（即,全滑动,），认,为摩擦符合库仑定律。其内容如下：,（,1,）摩擦力与作用于摩擦表面的垂直压力成正比例，与摩擦表面的大小无关；,（,2,）摩擦力与滑动速度的大小无关；,（,3,）静摩擦系数大于动摩擦系数。,其数学表达式为：,或,式中,F,摩擦力；,外摩擦系数；,N,垂直于接触面正压力；,接触面上的正应力；,接触面上的摩擦切应力。,由于摩擦系数为常数（由实验确定），故又称常摩擦系数定律。对于像拉拔及其他润滑效果较好的加工过程，此定律较适用,。,2,最大摩擦条件,当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状,态时，单位摩擦力（）等于变形金属流动,时的临界切应力,k,，即：,=,k,3,摩擦力不变条件,认为接触面间的摩擦力，不随正压力大小而变。其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达式为：,=,m,k,式中，,m,为摩擦因子,4.4,摩擦系数及其影响因素,摩擦系数随金属性质、工艺条件、表面状态、单位压力及所采用润滑剂的种类与性能等而不同。其主要影响因素有：,1.,金属的种类和化学成分,2.,工具材料及其表面状态,3.,接触面上的单位压力,4.,变形温度,5.,变形速度,6.,润滑剂,0.13,0.12,0.11,0.10,0.09,0.08,0.07,0.06,0.05,0.04,0.03,0.02,0.01,0,200,600,1000,1400,1800,2200,N/mm,2,摩擦系数,0.14,图,4-6,正压力对摩擦系数的影响,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0,200,400,600,800,0.4,0.2,0,400,600,800,图,4-7,温度对钢的摩擦系数的影响 图,4-8,温度对铜的摩擦系数的影响,4.5,测定摩擦系数的方法,夹钳轧制法,楔形件压缩法,塑性加工常用摩擦系数,圆环镦粗法,4.6,塑性加工的工艺润滑,工艺润滑的目的及润滑机理,润滑的目的,减少工模具磨损，延长工具使用寿命,提高制品质量,降低金属变形时的能耗,润滑机理,流体力学原理,吸附机制,润滑剂的选择,1,塑性成形中对润滑剂的要求,在选择及配制润滑剂时，必符合下列要求：,（,1,）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态；,（,2,）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不分解，不变质；,（,3,）润滑剂有冷却模具的作用；,（,4,）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；,（,5,）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；,（,6,）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。,2,常用的润滑剂,液体润滑剂包括矿物油、动植物油、乳液等,固体润滑剂，包括石墨、二硫化钼、肥皂等,液,-,固型润滑剂,熔体润滑剂,润滑剂中的添加剂,润滑油中的添加剂，一般应易溶于机油，热稳定性要好，且应具有良好的物理化学性能，常用的添加剂有油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂等。,润滑方法的改进,1,流体润滑,2,表面处理,（,1,）表面磷化处理,（,2,）表面氧化处理,（,3,）表面镀层,