第6章 金属塑性成形中的摩擦课件.ppt

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1、第6章金属塑性成形中的摩擦和润滑第6章金属塑性成形中的摩擦和润滑§6.1金属塑性加工时摩擦的特点§6.2塑性加工中摩擦的分类及机理§6.3摩擦系数及其影响因素§6.4测定摩擦系数的方法§6.5塑性成形中的润滑6.1金属塑性加工中的摩擦特点与影响1塑性成形时摩擦的特点1）接触面单位压力大热加工:100~150MPa，冷加工:50~2500MPa。润滑剂难以带入或易从变形区挤出，即润滑困难及润滑方法特殊。2）接触面温度较高热加工温度：800~1200℃，冷加工：200300℃。内部组织和性能变化，表面氧化，润滑剂受影响。3）接触面更

2、新和分区工具与金属间接触条件改变。接触面上各处塑性流动不同，有滑动、粘着，有快、慢，接触面上各点摩擦不同。4）摩擦副性质差别大，工具无塑性变形、组织不发生变化；工件较大塑性变形。二者性质与作用差异大，变形摩擦特殊。2外摩擦在压力加工中的作用外摩擦大多数有害，主要为：1）改变物体应力状态，增加变形抗力和能耗。一般情况下，摩擦加大使负荷增加30%。2）引起工件变形与应力分布不均匀3）恶化工件表面质量4）加速模具磨损，降低工具寿命。3、外摩擦在压力加工中的作用应用摩擦改善生产1）增大摩擦改善轧制过程咬入条件2）增大冲头与板片间摩擦，减

3、少起皱和撕裂§6.2塑性加工中摩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6.2.1外摩擦的分类及机理1．干摩擦干摩擦是指不存任何外来介质时金属与工具的接触表面之间的摩擦。但在实际生产中，这种绝对理想的干摩擦是不存在的。因为金属塑性加工过程中，其表面多少存在氧化膜，或吸附一些气体和灰尘等其它介质。但通常说的干摩擦指的是不加润滑剂的摩擦状态。2．流体摩擦当金属与工具表面之间的润滑层较厚，摩擦副在相互运动中不直接接触，完全由润滑油膜隔开，摩擦发生在流体内部分子之间者称为流体摩擦。流体摩擦的摩擦系数

4、是很小的。塑性加工中接触面上压力和温度较高，使润滑剂常易挤出或被烧掉，所以流体摩擦只在有条件的情况下发生和作用。3．边界摩擦这是一种介于干摩擦与流体摩擦之间的摩擦状态，称为边界摩擦。随着接触压力的增加，坯料表面凸起部分被压平，润滑剂被挤入凹坑中，被封存在里面,这时在压平部分与模具之间存在一层极薄的润滑膜，这种润滑膜一般是一种流体的单分子膜，接触表面就处在被这种单分子膜隔开的状态，这种单分子膜润滑的状态称为边界润滑。表面凸凹学说所有经过机械加工的表面并非绝对平坦光滑，都有不同程度的微观凸起和凹入。当凹凸不平的两个表面相互接触时，产

5、生机械咬合。当这两个相互接触的表面在外力的作用下发生相对运动时，相互咬合的部分会被剪断，此时摩擦力表现为这些凸峰被剪切时的变形阻力。4.摩擦机理分子吸附说分子吸附学说认为：摩擦产生的原因是由于接触面上分子之间的相互吸引的结果。物体表面越光滑，实际接触面积就越大，接触面间的距离也就越小，分子吸引力就越强，因此，滑动摩擦力也就越大。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1．库仑摩擦条件这时不考虑接触面上的粘合现象（即全滑动），认为摩擦符合库仑定律。其内容如下：（1）摩擦力与作用于摩擦表面的垂

6、直压力成正比例，与摩擦表面的大小无关；（2）摩擦力与滑动速度的大小无关；（3）静摩擦系数大于动摩擦系数。其数学表达式为：或式中F——摩擦力；——外摩擦系数；N——垂直于接触面正压力；——接触面上的正应力；——接触面上的摩擦切应力。由于摩擦系数为常数（由实验确定），故又称常摩擦系数定律。对于像拉拔及其他润滑效果较好的冷加工过程，此定律较适用。在塑性成形中，当摩擦应力达到被加工坯料的最大剪应力K时，坯料相对于工具的滑动将停滞而转变为坯料内部晶体的滑移，摩擦应力不再增加。这时，式中μ=0.5—按屈雷斯加屈服准则。μ=0.577—按密席

7、斯屈服准则。2．最大摩擦条件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（）等于变形金属流动时的临界切应力k，即：=k此时，只是较软金属（金属）粘附于硬金属（工具）发生剪切变形。热变形常采用最大摩擦条件。3．摩擦力不变条件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，其表达式为：=m·k式中，m为摩擦因子0～1§6.3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：1.金属的种类和化学成分2.工具材料及其表面状态3

8、.接触面上的单位压力，但是两个接触面光洁度非常高，则：μ↑单位压力较小时，μ可以认为是常数。单位压力↑，μ↑0.130.120.110.100.090.080.070.060.050.040.030.020.0102006001000140018002200N/