第4章金屬塑性加工的摩擦與潤滑

金屬塑性加工的摩擦與潤滑

概述金屬塑性加工時摩擦的特點及作用塑性加工中摩擦的分類及機理摩擦系數(shù)及其影響因素測定摩擦系數(shù)的方法塑性加工的工藝潤滑

金屬塑性加工中是在工具與工件相接觸的條件下進行的，這時必然產(chǎn)生阻止金屬流動的摩擦力。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；嚴重時使工件出現(xiàn)裂紋，還要定期更換工具。因此，塑性加工中，須加以潤滑。潤滑技術的開發(fā)能促進金屬塑性加工的發(fā)展。隨著壓力加工新技術新材料新工藝的出現(xiàn)，必將要求人們解決新的潤滑問題。塑性成形時摩擦的特點在高壓下產(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的摩擦也不一樣摩擦的不利方面改變物體應力狀態(tài)，使變形力和能耗增加引起工件變形與應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，強化軋制過程；增大沖頭與板片間的摩擦，強化工藝，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

摩擦機理

分子吸附說表面凸凹學說在計算金屬塑性加工時的摩擦力時，分下列三種情況考慮1．庫侖摩擦條件這時不考慮接觸面上的粘合現(xiàn)象（即全滑動），認為摩擦符合庫侖定律。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關；（2）摩擦力與滑動速度的大小無關；（3）靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。

其數(shù)學表達式為：或式中F——摩擦力；——外摩擦系數(shù)；N——垂直于接觸面正壓力；——接觸面上的正應力；——接觸面上的摩擦切應力。由于摩擦系數(shù)為常數(shù)（由實驗確定），故又稱常摩擦系數(shù)定律。對于像拉拔及其他潤滑效果較好的加工過程，此定律較適用。2．最大摩擦條件當接觸表面沒有相對滑動，完全處于粘合狀態(tài)時，單位摩擦力（）等于變形金屬流動時的臨界切應力k，即：=k

3．摩擦力不變條件認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正壓力對摩擦系數(shù)的影響0.50.40.30.20.10200400600800℃0.40.2μ0400600800℃圖4-7溫度對鋼的摩擦系數(shù)的影響圖4-8溫度對銅的摩擦系數(shù)的影響§4.5測定摩擦系數(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)鐓粗法工藝潤滑的目的及潤滑機理

潤滑的目的減少工模具磨損，延長工具使用壽命提高制品質(zhì)量降低金屬變形時的能耗

潤滑機理流體力學原理吸附機制1．塑性成形中對潤滑劑的要求在選擇及配制潤滑劑時，必符合下列要求：（1）潤滑劑應有良好的耐壓性能，在高壓作用下，潤滑膜仍能吸附在接觸表面上，保持良好的潤滑狀態(tài)；（2）潤滑劑應有良好耐高溫性能，在熱加工時，潤滑劑應不分解，不變質(zhì)；（3）潤滑劑有冷卻模具的作用；（4）潤滑劑不應對金屬和模具有腐蝕作用；（5）潤滑劑應對人體無毒，不污染環(huán)境；（6）潤滑劑要求使用、清理方便、來源豐富、價格便宜等。2．常用的潤滑劑液體潤滑劑包括礦物油、動植物油、乳液等固體潤滑劑，包括石墨、二硫化鉬、肥皂等液-固型潤滑劑熔體潤滑劑

潤滑油中的添