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1、 金属塑性加工的摩擦与润滑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 4.1 概述概述金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件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，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
2、被擦伤；金属变形力、能工具产生磨损，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，纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中，须加以润滑。须加以润滑。润滑技术的开发能促进金属塑性加工的发展。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。将要求人们解决新的润滑问题。 4.2 4.2 金属塑性加工时摩擦金属塑性加工时摩擦的特点及作用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
3、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 4.3 塑性加工中摩塑性加工中摩擦的分类及机理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
4、 1 1库仑摩擦条件库仑摩擦条件 这时不考虑接触面上的粘合现象（即这时不考虑接触面上的粘合现象（即全滑动全滑动），认），认为摩擦符合库仑定律。其内容如下：为摩擦符合库仑定律。其内容如下：（1 1）摩擦力与作用于摩擦表面的垂直压力成正比例，）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；与摩擦表面的大小无关；（2 2）摩擦力与滑动速度的大小无关；）摩擦力与滑动速度的大小无关；（3 3）静摩擦系数大于动摩擦系数。）静摩擦系数大于动摩擦系数。 其数学表达式为：其数学表达式为： 或或 式中式中 F F摩擦力；摩擦力； 外摩擦系数；外摩擦系数； N N垂直于接触面正压力；垂直于接触面
5、正压力； 接触面上的正应力；接触面上的正应力； 接触面上的摩擦切应力。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，此定律较适用好的加工过程，此定律较适用。 2 2最大摩擦条件最大摩擦条件 当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状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（态时，单位摩擦力（ ）等于变形金属流动）等于变形金属流动 时的临界切应力时的临界切应力k k，即：，即： = = k k 3 3摩擦力不变条件摩擦力不变条件
6、认为接触面间的摩擦力，不随正压力大小而变。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，其表达其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达式为：式为： = =m mk k 式中，式中，m m为摩擦因子为摩擦因子 4.4 4.4 摩擦系数及其影响因素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。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：其主要影响因素有： 1 .1 .金属的种类和化学成分金属的种类和化学成分 2. 2.工具材料及其表面状态工具材料及
7、其表面状态 3. 3. 接触面上的单位压力接触面上的单位压力 4 .4 .变形温度变形温度 5. 5.变形速度变形速度 6 .6 .润滑剂润滑剂0.130.120.110.100.090.080.070.060.050.040.030.020.0102006001000140018002200N/mm2摩 擦系数0.14图4-6 正压力对摩擦系数的影响0.50.40.30.20.102004006008000.40.20400600800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 4.5 测定摩擦系数的方法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
8、擦系数圆环镦粗法4.6 4.6 塑性加工的工艺润滑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润滑剂的选择 1 1塑性成形中对润滑剂的要求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：在选择及配制润滑剂时，必符合下列要求：（1 1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍）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；能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态；（2 2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不
9、）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；分解，不变质；（3 3）润滑剂有冷却模具的作用；）润滑剂有冷却模具的作用；（4 4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；（5 5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；（6 6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。2 2常用的润滑剂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
