第四篇摩擦學(xué)精品課件

1、第四篇摩擦學(xué)第1頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二第4章 金屬塑性加工的摩擦與潤(rùn)滑 4. 1 概述4. 2 金屬塑性加工時(shí)摩擦的特點(diǎn)及作用 4. 3 塑性加工中摩擦的分類(lèi)及機(jī)理 4. 4 摩擦系數(shù)及其影響因素 4. 5 測(cè)定摩擦系數(shù)的方法 4. 6 塑性加工的工藝潤(rùn)滑 第2頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二4.1 概述金屬塑性加工中是在工具與工件相接觸的條件下進(jìn)行的，這時(shí)必然產(chǎn)生阻止金屬流動(dòng)的摩擦力。這種發(fā)生在工件和工具接觸面間，阻礙金屬流動(dòng)的摩擦，稱外摩擦。由于摩擦的作用，工具產(chǎn)生磨損，工件被擦傷；金屬變形力、能增加造成金屬變形不均；嚴(yán)重時(shí)使工件出

2、現(xiàn)裂紋，還要定期更換工具。因此，塑性加工中，須加以潤(rùn)滑。潤(rùn)滑技術(shù)的開(kāi)發(fā)能促進(jìn)金屬塑性加工的發(fā)展。隨著壓力加工新技術(shù)新材料新工藝的出現(xiàn)，必將要求人們解決新的潤(rùn)滑問(wèn)題。第3頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二4.2 金屬塑性加工時(shí)摩擦的特點(diǎn)及作用塑性成形時(shí)摩擦的特點(diǎn)在高壓下產(chǎn)生的摩擦較高溫度下的摩擦摩擦副（金屬與工具）的性質(zhì)相差大在接觸面不斷更新，且各點(diǎn)的摩擦也不一樣第4頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二外摩擦在壓力加工中的作用 摩擦的不利方面改變物體應(yīng)力狀態(tài)，使變形力和能耗增加引起工件變形與應(yīng)力分布不均勻惡化工件表面質(zhì)量，加速模具磨損，降低工具壽命摩擦的

3、利用 例如，用增大摩擦改善咬入條件，強(qiáng)化軋制過(guò)程；增大沖頭與板片間的摩擦，強(qiáng)化工藝，減少起皺和撕裂等造成的廢品。 第5頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二Conform 連續(xù)擠壓 第6頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二4.3 塑性加工中摩擦的分類(lèi)及機(jī)理外摩擦的分類(lèi) 干摩擦 流體摩擦邊界摩擦 摩擦機(jī)理 分子吸附說(shuō)表面凸凹學(xué)說(shuō)第7頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二塑性加工時(shí)接觸表面摩擦力的計(jì)算 在計(jì)算金屬塑性加工時(shí)的摩擦力時(shí)，分下列三種情況考慮 1庫(kù)侖摩擦條件 這時(shí)不考慮接觸面上的粘合現(xiàn)象（即全滑動(dòng)），認(rèn)為摩擦符合庫(kù)侖定律。其內(nèi)容如下

4、：（1）摩擦力與作用于摩擦表面的垂直壓力成正比例， 與摩擦表面的大小無(wú)關(guān)；（2）摩擦力與滑動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)；（3）靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)。第8頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 或 式中 F摩擦力； 外摩擦系數(shù)； N垂直于接觸面正壓力； 接觸面上的正應(yīng)力； 接觸面上的摩擦切應(yīng)力。 由于摩擦系數(shù)為常數(shù)（由實(shí)驗(yàn)確定），故又稱常摩擦系數(shù)定律。對(duì)于像拉拔及其他潤(rùn)滑效果較好的加工過(guò)程，此定律較適用。 第9頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二2最大摩擦條件 當(dāng)接觸表面沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，完全處于粘合狀 態(tài)時(shí)，單位摩擦力（ ）等于變形金屬流動(dòng) 時(shí)的臨界

5、切應(yīng)力k，即： = k 3摩擦力不變條件 認(rèn)為接觸面間的摩擦力，不隨正壓力大小而變。其單位摩擦力是常數(shù)，即常摩擦力定律，其表達(dá)式為： =mk 式中，m為摩擦因子 第10頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二4.4 摩擦系數(shù)及其影響因素 摩擦系數(shù)隨金屬性質(zhì)、工藝條件、表面狀態(tài)、單位壓力及所采用潤(rùn)滑劑的種類(lèi)與性能等而不同。其主要影響因素有： 1. 金屬的種類(lèi)和化學(xué)成分 2. 工具材料及其表面狀態(tài) 3. 接觸面上的單位壓力 4. 變形溫度 5. 變形速度 6. 潤(rùn)滑劑第11頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二0.130.120.110.100.090.080.0

6、70.060.050.040.030.020.0102006001000140018002200N/mm2摩擦系數(shù)0.14圖4-6 正壓力對(duì)摩擦系數(shù)的影響第12頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二0.50.40.30.20.102004006008000.40.20400600800圖4-7 溫度對(duì)鋼的摩擦系數(shù)的影響 圖4-8 溫度對(duì)銅的摩擦系數(shù)的影響第13頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二4.5 測(cè)定摩擦系數(shù)的方法夾鉗軋制法楔形件壓縮法前滑法圓環(huán)鐓粗法第14頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二此法簡(jiǎn)單易做，也比較精確，可用來(lái)測(cè)定冷

7、、熱態(tài)下的摩擦系數(shù)。 夾鉗軋制法第15頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二此法的實(shí)質(zhì)可以認(rèn)為與軋制過(guò)程及一般的平錘下鐓粗相似，故可用來(lái)確定這兩種過(guò)程中的摩擦系數(shù)。此法應(yīng)用較方便，主要困難是在于較難準(zhǔn)確的確定中立面的位置及精確的測(cè)定有關(guān)數(shù)據(jù)。 楔形件壓縮法第16頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二前滑法Lh第17頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二此法較簡(jiǎn)單，不需測(cè)定壓力，也不需制備特殊的工具和試件，即可測(cè)得摩擦系數(shù)。一般用于測(cè)定各種軋制條件下的摩擦系數(shù)和軋制工藝潤(rùn)滑劑特性的評(píng)價(jià)，是目前較廣泛應(yīng)用的方法。第18頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，

8、5月20日，3點(diǎn)29分，星期二圓環(huán)鐓粗法當(dāng)摩擦系數(shù)很小時(shí)，變形后的圓環(huán)內(nèi)外徑都增大；當(dāng)摩擦系數(shù)超過(guò)某一臨界值時(shí)，在圓環(huán)中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)以Rn為半徑的分流面。分流面以外的金屬向外流動(dòng)，分流面以內(nèi)的金屬向內(nèi)流動(dòng)。所以變形后的圓環(huán)其外徑增大，內(nèi)徑縮小。 第19頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二用上限法或應(yīng)力分析法可求出分流面半徑Rn、摩擦系數(shù)和圓環(huán)尺寸的理論關(guān)系式。據(jù)此可繪制成如圖所示的理論校準(zhǔn)曲線。 材料 潤(rùn)滑劑15鋼 磷化MoS2粉末電解銅MoS2（糊劑）材料 潤(rùn)滑劑15鋼 磷化MoS2粉末電解銅MoS2（糊劑） 此法較簡(jiǎn)單，不需測(cè)定壓力，也不需制備許多壓頭和試件，即可測(cè)得摩

9、擦系數(shù)。一般用于測(cè)定各種溫度、速度條件下的摩擦系數(shù)，是目前較廣泛應(yīng)用的方法。但由于圓環(huán)試件在鐓粗時(shí)會(huì)出現(xiàn)鼓形。環(huán)孔出現(xiàn)橢圓形等，引起測(cè)量上的誤差，影響結(jié)果的精確性。 第20頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二4.6 塑性加工的工藝潤(rùn)滑工藝潤(rùn)滑的目的及潤(rùn)滑機(jī)理 潤(rùn)滑的目的減少工模具磨損，延長(zhǎng)工具使用壽命提高制品質(zhì)量降低金屬變形時(shí)的能耗 潤(rùn)滑機(jī)理流體動(dòng)力學(xué)原理吸附機(jī)制第21頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二第22頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二潤(rùn)滑劑的選擇 1塑性成形中對(duì)潤(rùn)滑劑的要求在選擇及配制潤(rùn)滑劑時(shí)，必符合下列要求：（1）潤(rùn)滑劑

10、應(yīng)有良好的耐壓性能，在高壓作用下，潤(rùn)滑膜仍能吸附在接觸表面上，保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)；（2）潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好耐高溫性能，在熱加工時(shí)，潤(rùn)滑劑應(yīng)不分解，不變質(zhì)；（3）潤(rùn)滑劑有冷卻模具的作用；（4）潤(rùn)滑劑不應(yīng)對(duì)金屬和模具有腐蝕作用；（5）潤(rùn)滑劑應(yīng)對(duì)人體無(wú)毒，不污染環(huán)境；（6）潤(rùn)滑劑要求使用、清理方便、來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等。第23頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二2常用的潤(rùn)滑劑液體潤(rùn)滑劑包括礦物油、動(dòng)植物油、乳液等固體潤(rùn)滑劑，包括石墨、二硫化鉬、肥皂等液-固型潤(rùn)滑劑熔體潤(rùn)滑劑第24頁(yè)，共27頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)29分，星期二潤(rùn)滑劑中的添加劑 潤(rùn)滑油中的添加劑，一般應(yīng)易溶于機(jī)油，熱穩(wěn)定性要好，且應(yīng)具有良好的物理化學(xué)性能，常用的添