北京科技大學(xué)-材料成型摩擦與潤滑實驗報告.docx

材料成型摩擦與潤滑實驗報告l 四球摩擦磨損試驗一、 實驗?zāi)康睦盟那蚰Σ聊p試驗機測試銅軋制油的摩擦系數(shù)。二、 實驗材料四球摩擦磨損試驗機一臺、數(shù)據(jù)采集卡和計算機、傳感器、變頻器、放大器、四個完全一樣的鋼球、清洗劑、衛(wèi)生紙、扳手、銅軋制油。其中用到的銅軋制油的性能如下：性能1#密度29.5，gcm-30.812運動粘度40，mm2s-14.27傾點，-12.0閃點，開口，154餾程范圍，261388銅片腐蝕100，3h，級1a旋轉(zhuǎn)氧彈，150攝氏度，加水，min1348皂化值，mgKOHg-115.21三、 實驗原理由右圖可見，四球機的四個鋼球形成圖一一個等邊四面體，上面一個球?qū)ο旅嫒齻€球，在三個接觸點的作用力可由等邊四面體來分析。B、C、D作用在上面A球上的三個壓力相同，即N1=N2=N3。假設(shè)A球受到的垂直方向上的合力為F，則在高速旋轉(zhuǎn)時與下邊三個球的摩擦力相同，F(xiàn)1=F2=F3=uN1。所以只要測出自動拉力記錄儀上的讀數(shù)F1和載荷F就可以求得摩擦系數(shù)。在此實驗中，不同時刻的u由計算機程序自動計算得出。四、實驗步驟1. 打開程序，設(shè)置零點。2. 用實驗中用到的清洗劑清洗鋼球、油盒和上夾頭、夾具。3. 在試驗機主軸上夾頭中安裝一洗凈的試驗鋼球，并用夾具夾緊。4. 在油盒中安裝三個潔凈的試驗鋼球，并用夾具夾緊。5. 把試驗中所用到的試驗油倒入油盒中，使?jié)櫥统錆M油盒中的空隙，并使?jié)櫥徒]過油盒中三個試驗鋼球頂部。6. 按照所需要的轉(zhuǎn)速調(diào)變頻器的相應(yīng)頻率及相應(yīng)的參數(shù)。7. 設(shè)置電腦上程序的相應(yīng)初值。8. 開始試驗，注意觀察電腦顯示屏上的摩擦系數(shù)的曲線變化，并記錄數(shù)據(jù)。五、 實驗結(jié)果分析與討論實驗中得出的數(shù)據(jù)如下：PB=559N WSD=0.44mm圖二由實驗得出的摩擦系數(shù)隨時間變化的曲線圖以及溫度曲線可知，實驗開始時摩擦系數(shù)波動較大，原因如下：1. 試驗機開始運轉(zhuǎn)還未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2. 鋼球開始運轉(zhuǎn)是逐漸加速的，所以在速度穩(wěn)定以前，摩擦系數(shù)變化較大。3. 一開始鋼球之間沒有完全嚙合，這種不穩(wěn)定的摩擦系數(shù)變化大。4. 油盒中的潤滑油在鋼球的表面分布不均勻，鋼球接觸面之間的潤滑油的量變化較大。從兩分鐘后四球機的運轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，鋼球完全嚙合，接觸點間的潤滑油的量基本不再變化，逐漸趨于穩(wěn)定，因此摩擦系數(shù)基本趨于穩(wěn)定，不再大范圍的變化。由此測出每一時刻的銅軋制油的摩擦系數(shù)。六、 實驗結(jié)論由實驗測出的銅軋制油的平均摩擦系數(shù)為0.0877。l 軋制工藝潤滑效果的研究一、 實驗?zāi)康难芯坎煌臐櫥瑮l件對軋制厚度、軋制壓力和扭矩的影響。二、 實驗器材銅板（三塊）、二輥實驗軋機、千分尺、電子顯微鏡、兩種濃度不同的潤滑油：油1（濃度為0.4%）、油2（濃度為0.5%）、傳感器、計算機。三、 實驗原理采用不同摩擦條件計算變形區(qū)軋制單位壓力和摩擦力的結(jié)果比較見圖7-5.很明顯，采用的摩擦條件不同，計算的摩擦力與軋制壓力差別較大。同樣，在摩擦條件相同的條件下，摩擦系數(shù)對軋制壓力的影響也是很明顯的。圖7-6為采用滑動摩擦條件，摩擦系數(shù)對軋制壓力的影響。按卡爾曼方程計算的軋制壓力在中性點處出現(xiàn)一個峰值，被稱為摩擦峰，摩擦峰的大小與形狀處理與計算選用的摩擦模型有關(guān)外，還與摩擦系數(shù)密切相關(guān)，特別是當(dāng)摩擦系數(shù)較高時，軋制壓力成倍增加。本實驗中在干軋、油1（濃度為0.4%）、油2（濃度為0.5%）的條件下對銅板進行軋制，三中條件下摩擦系數(shù)不同，則通過實驗可以知道摩擦系數(shù)對軋制壓力、軋制力矩的影響情況。四、 實驗步驟1. 測量銅板的軋前厚度，將數(shù)據(jù)記錄在電腦上，設(shè)置道次為6。2. 打開軋機，根據(jù)測量的銅板厚度調(diào)整軋輥之間的間距，設(shè)定前四次的軋下量為軋前的20%，后兩道的軋下量為軋前的10%。3. 將銅板送入軋機入口進行軋制，測量軋制后的厚度，記錄數(shù)據(jù)，將第一道次的軋后厚度作為第二道次的軋前厚度，在電腦上輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，調(diào)整軋輥進行第二道次的軋制。依次進行后面幾道次的軋制。4. 將其他的兩塊銅板用油1、油2潤滑后按照上述步驟進行軋制。5. 軋制結(jié)束后清理軋輥，關(guān)閉軋機。6. 將軋制后的銅板放在顯微鏡下觀察其表面狀況。五、 實驗結(jié)果分析與討論1. 干軋銅表面狀況圖及數(shù)據(jù)。圖5（干軋）道次厚度H(mm)厚度h(mm)壓力1(kn)壓力2(kn)扭矩(kn-m)11.521.34534.0727.490.2321.3451.14947.6630.420.3731.1490.86459.0740.980.5140.8640.58772.9147.340.5750.5870.39569.5545.840.4860.3950.3057.09150.072. 用油1潤滑后的銅板表面狀況圖及數(shù)據(jù)。圖6（0.4%）道次厚度H(mm)厚度h(mm)壓力1(kn)壓力2(kn)扭矩(kn-m)11.5121.33435.4329.870.2521.3341.14242.437.170.6331.1420.89154.4344.230.4740.8910.62161.9857.580.5850.6210.43959.4353.050.4160.4390.3226.4813.610.063. 用油2潤滑后的銅板表面狀況圖及數(shù)據(jù)。圖7（0.5%）道次厚度H(mm)厚度h(mm)壓力1(kn)壓力2(kn)扭矩(kn-m)11.5451.37533.1229.560.2821.3751.17443.0233.430.3731.1740.91160.1743.460.540.9110.61167.1155.50.6150.6110.4441.046.240.0660.4440.3195.9212.55-0.01觀察軋后銅板的外貌形態(tài)可知，干軋的銅板軋后表面較粗糙，說明磨損程度大，加了潤滑油后的銅板軋后表面相對較光滑，磨損程度相隨較小。因此潤滑油能減少軋件表面摩擦及磨損，潤滑油的濃度越高，潤滑效果越好。4. 根據(jù)實驗所得出的數(shù)據(jù)做出三種不同的潤滑條件下軋制道次和壓下量的關(guān)系曲線圖，如圖1。 圖15. 根據(jù)實驗所得出的數(shù)據(jù)做出三種不同的潤滑條件下軋制道次和軋制壓力的關(guān)系曲線圖，如