第4章金屬塑性加工的摩擦與潤(rùn)滑

金屬塑性加工的摩擦與潤(rùn)滑

概述金屬塑性加工時(shí)摩擦的特點(diǎn)及作用塑性加工中摩擦的分類及機(jī)理摩擦系數(shù)及其影響因素測(cè)定摩擦系數(shù)的方法塑性加工的工藝潤(rùn)滑

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；金屬變形力增加,造成金屬變形不均；嚴(yán)重時(shí)使工件出現(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。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)相差大在接觸面上各點(diǎn)的摩擦也不一樣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。

外摩擦的分類

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)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：（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)。

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。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：=m·k式中，m為摩擦因子

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)滑劑的種類與性能等而不同。其主要影響因素有：1.金屬的種類和化學(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0.130.120.110.100.090.080.070.060.050.040.030.020.0102006001000140018002200N/mm2摩擦系數(shù)μ0.14圖4-6正壓力對(duì)摩擦系數(shù)的影響0.50.40.30.20.10200400600800℃0.40.2μ0400600800℃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§4.5測(cè)定摩擦系數(shù)的方法夾鉗軋制法楔形件壓縮法塑性加工常用摩擦系數(shù)圓環(huán)鐓粗法工藝潤(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)理流體力學(xué)原理吸附機(jī)制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。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

潤(rùn)滑油中的添