摩擦与润滑整理7-12

1、7.1工艺润滑的目的是什么？工艺润滑主要目的：（1） 降低金属变形时的能量消耗；（2）提高制品质量；（3）减少工模具磨损，延长工具使用寿命7.2影响边界润滑膜性能的因素及如何影响？（1） 温度的影响：超过这个温度范围，边界膜将发生失向、散乱、解吸或熔化；（2）滑动速度的影响：变形方式不同滑动速度不同，其主要在于改变边界膜剪切阻力、摩擦温度对边界膜形成与作用的影响以及润滑过程中引起流体动压润滑效应的大小；（3）面压的影响：主要表现在改变润滑剂的性质以及使边界膜破裂的程度不同。7.3对工艺润滑剂的要求如何？（1）对工具与变形金属表面有较强的吸附能力，以保证形成强度较大，而且较完整的润滑油膜；（2）

2、有适当的粘度，既保证润滑层有一定的厚度，有较小的流动剪切应力，又能获得较光洁的制品表面；（3）对工具以及变形金属有一定的化学稳定性，以免腐蚀工具与金属制品表面，（4）有适当的闪点及着火点，避免在压力加工过程中过快地挥发或烧掉、丧失润滑能力，同时也为保证安全生产；（5）燃烧后的残物要少，保证制品不出现各种斑迹，避免脏化制品表面；（6）润滑剂本身或生成物(烟、尘或气体)不应对人体有害；（7）冷却性好，以利于对工模具起到冷却、调节与控制的作用，提高工模具的使用寿命以及产品质量；（8）成本低廉，资源丰富。7.4工艺润滑剂的种类有哪些？在金属压力加工中使用的润滑剂，按其形态可以分为液体润滑剂、固体润滑剂

3、、液-固润滑剂、润滑脂以及熔体润滑剂。其中，液体润滑剂使用最广，通常又可分为纯粹型油和水溶型两类。7.5何谓粘度和粘度指数，常用的粘度指标有哪些？粘度是衡量润滑油流动阻力的参数，是润滑油脂最重要的参数之一。最常用的粘度指标有两种：（1）动力粘度(绝对粘度)：液体层以一定速度彼此作相对位移时产生的阻力；（2）运动粘度：动力粘度与其密度之比。除动力粘度及运动粘度外，常用的还有条件粘度，如思氏度(°E)，其测定温度为20、50、500。+所谓添加剂就是指强加到润滑油中而能改进润滑剂某种性能，以达到某种使用目的的物质常用到的添加剂有以下几种：（1） 油性剂与极压剂：油性添加剂是由极性非常强的

4、物质组成；能形成耐压、耐温能力较强的润滑油膜，表现出较好的润滑油性能；如动物油脂等。极压添加剂能分解出活性元素与金属表面起化学反应，生成一层低剪切强度的金属化合物膜；由于这种膜具有极高的耐压、耐温能力，从而表现出很好的防粘降磨及减少工具磨损的性能；如含硫、氯的有机化合物等。（2） 抗氧化剂：润滑油在使用过程中不断与空气接触会发生连锁性氧化反应。该剂能使连锁反应中断，减缓润滑油的氧化速度，增加化学稳定，延长其使用期限。常用的有芳香胺及双酚等。这些物质本身极易氧化，从而保护了润滑油不被氧化。（3） 乳化剂：使润滑油与水等介质能形成均匀乳状液的物质。加工中大量使用的冷却-润滑乳液都属于水包油型。常用

5、的乳化剂有脂肪酸盐、胺盐等。（4） 消泡剂：润滑油或乳液在加工中循环使用时，由于急剧运动并与空气接触，易于起泡。严重时会导致循环系统内因气穴作用而使流量降低，甚至出现供液中断等操作上的故障。常用的油消泡剂有硅素油，如二甲基硅油等。上述各种添加剂，除了为保证各自作用而应具有的特性外，与润滑基油一样，还需满足一些共同要求，如优良的耐压性；保正获得光洁制品表面；稳定性好；退火时在制品表面不留残物；不产生污染腐蚀斑迹；对人体无害以及价格低廉等。+（1）一般物理指标 密度；针入度：室温下用159g的标准圆锥体压入润滑脂的试样，5s后压入的深度；滴点：润滑脂在规定的条件下加热，润滑脂随温度升高而变软，从脂

6、杯中滴下第一滴的温度称为滴点；闪点和着火点：润滑油被加热至某一温度，用火苗引点，能发生闪火而燃挠，但随即又熄灭，则此时的温度称为闪火点或简称闪点。当油温继续升高至另一温度，所产生的油气能维持燃烧，此时的温度则称为着火点(引火点)；倾点和凝点：油品在标准规定的条件下冷却时，能够继续流动的最低温度称为倾点。油品在规定的试验条件下冷却到液面不移动时的最高温度，称为凝点水分、沉淀物和机械杂质（2）（3）一般的化学性能指标 酸值：酸值是用以衡量润滑油中酸含量的指标，采用中和一克润滑油内的酸所需要的氢氧化钾毫克数来表示；碱值：用以评定游离碱的含量，用相当于为中和含1克润滑剂的所有碱性化合物所消耗的盐酸数量

7、的氢氧化钾毫克数来表示；碘值：可表示油脂中高级脂肪酸的不饱和程度，描述干化能力的强弱；皂化值：皂化值用以测定动植物油中脂肪酸的含量，通常也以皂化一克油样所需的氢氧化钾毫克数来表示；使用后的残炭和使用后的灰分：要求要低；蒸发度：表示在给定的压力和温度条件下的蒸发程度和速度，必须对润滑油和液压液的蒸发度进行控制（4）氧化指标 抗污染性；耐热稳定性；抗氧化稳定性（5）乳化剂的化学稳定性 乳化性和破乳化性；抗泡沫性（1）（2）为物理指标，（3）（4）（5）为化学指标。其中闪点和着火点、倾点和凝点、粘度酸碱值、皂化值、蒸发度比较重要8.1举例分析摩擦在板料成形中的作用。（1）冲裁过程中的摩擦：凸、凹模端

8、面与坯料间的摩擦凸、凹模之间有间隙，凸、凹模端面与坯料之间存在相对滑动，产生摩擦力。摩擦力的方向则取决于坯料的塑性流动方向。影响局部塑性流动方向的因素很多，但主要的是间隙和是否有压边和顶件装置。凸、凹模侧壁与坯料间的摩擦影响冲裁力的大小：应力，因而可推迟裂纹的出现，并使塌角减小和光亮带增大；b.模具端面的摩擦力如果方向向内（指向刃尖）就能增大剪切区的压应力，对延后裂纹的出现和改变裂纹的走向都有利；c.作用在模刃侧面与端面上的摩擦力都是造成刃磨损的主要原因，应采用有效的润滑剂使之减小。坯料断裂后余料与工件间的摩擦冲裁间隙小时，摩擦力大，凸、凹模刃容易遭到擦伤与磨损。脱料与推件过程中的摩擦推件和卸

9、料摩擦力对冲裁力和工件质量没有很大的影响，但对模具刃口的磨损影响却较大，原因：1）坯料断面为加工硬化后的粗糙表面；2）相对运动速度较高；3）有热效应，易粘附；4）润滑油的带入有困难。润滑困难，多为边界润滑状态。工件侧壁与凹模直腔之间的摩擦。（2）板料弯曲成形工艺中的摩擦：凸模与板料间的摩擦力三点弯曲过程中可以忽略，校正过程中可使板厚减薄，减小零件回弹角。凹模支点与板料间的摩擦力 弯曲件表面出现擦伤出现冲击线。（3）板料拉深成形工艺中的摩擦拉深过程中，如压边力过大，突缘坯料移动时，压边圈和凹模端面间摩擦力增加，使危险断面提前破裂，降低模具寿命和容易划伤工件表面；若压边力过小，则不能将板料压住，板

10、料易出现皱褶。8.2拉深过程中哪些部位容易产生皱折，为什么？拉深过程中，如压边力过小，不能将板料压住，突缘区域坯料易出现皱折。8.3拉深过程中选择润滑剂的主要依据是什么？（1）能形成一层坚固的润滑薄膜，能够承受很大的压力；（2）有良好的附着性，形成均匀分布的润滑层，并且有小的摩擦系数；（3）容易从工件表面清除；（4）不损坏模具及工件表面的力学及化学性能；（5）化学性能稳定，并对人体无害；（6）资源充分价格低廉。.9.1分析说明摩擦如何影响挤压制品的表面质量。挤压时，由于挤压筒与模具之间的摩擦阻碍，使得内层金属流动比外层快使坯料外层产生附加拉应力，越靠近模孔处附件拉应力越大，当附加拉应力与基本应

11、力叠加使得工作应力达到实际断裂强度是便会在产品表面产生向内扩展的裂纹，随着挤压过程的持续，挤压制品表面出现周期性裂纹。9.2挤压工艺润滑的特点？一、 润滑剂在挤压工艺中的作用减少裂纹的产生；降低摩擦系数和挤压力；扩大挤压坯料的长度；改善挤压过程中金属流动的性质，减少不均匀性；防止金属与模具的粘着；减小制品中的挤压应力等。同时，它还起到的保温或绝热的作用，以改善工模具的工作条件，提高挤压速度，减小模具的磨损，延长模具使用寿命，降低力能消耗，提高挤压制品的成品率和表面质量等。二、工艺润滑的部位(1)、挤压模具 一般情况下都必须进行润滑，但模具定径带上过度的润滑也会使挤压制品的表面粗糙度增大，因而在

12、挤压某些对表面要求光洁的制品时，应该限制使用润滑。(2)、挤压筒壁 应根据它们的相对运动情况来确定。有相对运动时，应该进行润滑；若无相对运动，可以不考虑润滑。 (3)、空心材的芯棒 在空心型材的挤压过程中，若是用穿孔挤压或是带芯棒的挤压方式生产管材时，对芯棒部位的润滑可以大大改善芯棒的工作条件，降低穿孔力，有利于挤压过程的正常进行。 但在用桥式模、舌形模等类型的分流组合模挤压空心制品时，由于金属流体必须在焊合腔中重新焊合，所以不能使用润滑剂，以免润滑剂污染焊合部位，使焊合质量降低，产生废品。+9.3挤压过程中摩擦对金属流动的影响？-弹性变形区；-塑性变形区；-滞留区。各区的位置和大小取决于变形

13、金属的性质质、金属与挤压模具之间的摩擦力、延伸系数、金属温度的不均匀性和挤压模入口锥度等许多因素。其中最主要的因素之一就是坯料侧表面和挤压筒壁之间的摩擦。（a）最理想的情况，无摩擦，金属流动均匀变形均匀；（b）润滑挤压，变形区集中在模孔，不产生中心缩尾和环形缩尾；（c）受摩擦力影响明显，变形区遍及整个锭坯体积，但基本挤压阶段未发生金属向内流动的情况，挤压后期出现尾缩；（d）流动很不均匀，挤压开始出现外部金属向中心流动，产生尾缩也最长。+9.4挤压棒材过程中产生粗晶环/细晶环的原因是什么？ 当挤压筒壁与变形金属之间的摩擦应力达到一定程度时，外层金属运动受阻，使挤压筒壁与坯料之间的相对滑动减小，在

14、坯料次表面出现滑动，即金属的内部相互间滑动；当摩擦应力足够大时，外层金属完全粘着，而使其次表层剪切变形。摩擦力越大，制动越强烈，则滑动扩展区越大，在接触外层的金属层上剪切变形量也越大，坯料中心和外层区段的变形率差值也越大，从而形成挤压制品横断面的中心区和外层区组织的不同产生条件，即生成细晶环或粗晶环，导致横向性能不均。+9.5挤压时为什么要进行表面处理，表面处理的形式有哪些？为了达到所要求的润滑性能，在冷挤压的实际生产中，必须进行专门的表面处理和润滑处理，其方法有下面几种： （1）清除污染膜处理和直接挤压润滑：采用机械或化学表面处理的方法，消除被挤压坯料的表面缺陷、油污和氧化皮等不利于挤压润滑

15、膜形成的因素；（2）磷化-皂化处理：获得高质量的冷挤压润滑膜，主要用于能与磷化液发生作用的金属，如钢的冷挤压；（3）草酸盐表面处理：不能进行磷化处理的金属与合金可用这种方法，如不锈钢冷挤压；（4）其他表面处理方法，如硬铝氧化处理等。（结合10.6）。(1) 平行砧板间的平面应变镦粗各向同性的棱柱体在平行压板间进行镦粗时，由于存在摩擦，是一种不均匀镦粗。其流动模型如图所示。继续镦粗，必然趋向达到各向摩擦力都相等的形状-圆形。矩形断面棱体逐步镦粗时的断面变化 有接触摩擦时的金属流动类型 （1）（2）轴对称变形中的横向流动（镦粗型） 圆柱坯料在平行砧板间进行镦粗为轴对称变形。镦粗的负荷与材料的屈服应

16、力和摩擦力有关。负荷的大小对镦粗中的应力、应变、摩擦的影响，依据摩擦和坯料的高径比的不同可归纳以下两种情况。 不存在摩擦时，端面自由扩大，坯料保持圆柱形。 由于存在摩擦，侧面出现单鼓形，或先出现双鼓形，再逐渐变为单鼓形。 10.2锻造用工艺润滑剂的作用和特性如何？（1）作用 降低锻造负荷；促进金属在模具中的流动；防止模具卡死；减小模具磨损；作为工件与模具间的热障；便于工件脱模。 (2) 特性 能均匀地浸润金属表面，以防局部无润滑；没有残渣；不能腐蚀模具，同时可以为模具提供保护涂层作用；对模具具有一定的冷却作用；适合于自动送进并自动喷涂在模具上；不污染环境；储存稳定性好；可稀释性；来源广、价格便

17、宜。 锻造中的润滑剂有固态、液态，其选择取决于多种因素。+(合成)润滑剂的润滑机理石墨烯润滑剂的润滑过程：模具表面形成氧化膜；由于黏接剂的作用，氧化膜与片状石墨紧密结合在一起；随着加工的进行，片状石墨被剪切断，产生极薄的润滑膜，从而起到润滑作用。白色润滑剂润滑剂里：模具表面形成的氧化膜上覆盖着高分子聚合物；伴随着工件的压入产生压力，温度上升，高分子聚合物一部分溶解成为液体润滑剂；部分液体润滑剂在高温下分解，逸出气体，在工件与模具之间形成气垫，增大了脱模力。传统分类法：石墨系与非石墨系；按原材料分类：固体润滑剂、高分子润滑剂、金属盐类润滑剂、矿物油型润滑剂按锻造温度分类：冷锻用润滑剂、温锻用润滑

18、剂和热锻用润滑剂（1）倾斜砧板间的平面应变纵向流动在倾斜模具面上锻造坯料时，中性面向收敛侧移动，沿着扩展侧方向金属流量增加。中性面的位置不仅取决于模具面的倾斜角，而且也依赖于摩擦阻力。润滑性能较好时，在宽度方向上材料的流动较多。（2）环形件的墩粗当表面摩擦力为零或很小时，园环扩展，径向变形速度加大，越过其他全部表面；随着摩擦增加，孔的直径增长较小，中性线（中性圆环）扩大；摩擦力较高时，环形件内径减小，并且内、外侧表面皆为鼓形，最大压力值有较大增长。+对各因素的影响？（1）对拉拔力的影响：金属拉拔时，拉拔力由:金属的变形抗力、变形程度、摩擦力、模具形状等因素决定。（2）对拉拔温度的影响：变形功和

19、摩擦功转化成热使金属、模具温度升高，摩擦热除了加速模具的损耗外，还会引起工艺润滑剂失效。 （3）对拉拔速度的影响：摩擦对拉拔速度的影响与温度有关，因而拉拔速度取决于变形区的摩擦系数和变形区的几何条件。 有学者提出，在金属材质与拉拔变形条件相同的条件下，有如下关系：2 = 常数（4）对变形的影响：由于摩擦的存在，导致产生附加剪切变形，其结果造成拉拔制品沿轴向从外到内金属流动速度的差异，发生不均匀变形，产生残余应力。产生如图所示的缺陷。 +11.2拉拔润滑方式、特点及对润滑剂的要求是什么？拉拔用的润滑剂要起到减小摩擦、防止磨损及冷却模具的作用，以便提高拉拔速度和断面收缩率，提高生产效率和产品质量。

20、润滑方式特点适用金属使用方法干式拉拔（拉丝粉）润滑性能好，成本低；冷却能力差，表面质量低，工作环境恶劣碳钢棒、线不锈钢管装入模具箱内湿式拉拔水基润滑冷却性能强，成本低，工作环境好；润滑性能差，易变质铜及合金线碳钢管循环使用，加入模具中或将模具浸入润滑剂中油及润滑润滑性能好，表面质量优；工作环境一般，成本高铝及合金管、线，铜管，不锈钢管（1）干式拉拔润滑剂又称拉丝粉，在拉拔过程中要求干式润滑剂必须形成牢固的润滑膜，要求：A、粉末状，满足一定的粒度要求，流动性好；B、较高的软化点，在模具箱内不熔化；C、较好的吸附性；D、耐热性好，易清除性。（2）湿式拉拔润滑剂 湿式润滑剂包括水基和油基润滑剂。具有

21、良好的冷却性能，常在高温拉拔中使用。要求：A、良好的润滑和冷却性能；B、稳定性高，循环使用寿命长；C、金属粉尘分离性好，金属皂形成量小；D、表面张力低，润湿性好；E、对金属无腐蚀，具有良好的防锈性；F、使用安全性；G、无污染。11.3为什么拉拔前要进行表面处理？拉拔过程中，为了使润滑剂能够均匀牢固地吸附在金属表面上，或者为了进一步改善一些钛、钽、鈮等稀有金属拉拔润滑效果，拉拔前坯料表面常常进行预处理。方法有：氧化-涂层处理；硼砂处理；水玻璃处理；磷酸盐处理；氟磷酸盐处理；草酸盐处理；金属镀膜；树脂膜。11.4比较线材拉拔与管材拉拔工艺润滑的异同？线材拉拔要求润滑剂兼有润滑与冷却功能，管材拉拔工

22、艺相对更加复杂，对工艺润滑剂的要求也更高。要求润滑剂具有良好的粘温性能、润滑性能和油膜强度，保证油品在使用过程中性能稳定，防止管材拉伸时表面出现擦伤和缺陷。同时管材内表面的残油要易于清洗，或者在退火时挥发掉，保证退火的内表面光亮。11.5在铝材拉拔过程中可能出现什么问题？如何解决？在铝材拉拔生产中，当润滑油循环使用时，由于粘铝的脱落，进入润滑油后成为铝粉，导致润滑油“黑化”，时间长时甚至使润滑油变成糊状，其结果损伤和脏化制品表面。为此，可以使用粘度较小的润滑油以减少分离铝粉的困难。+11.6拉拔工艺润滑的应用（包括铝管、棒、线材，铜管线材的拉拔）润滑的作用：拉拔过程中工艺润滑的作用；减小摩擦，

23、降低拉拔力；减小模具损耗，提高生产效率；提高拉拔制品尺寸精度和表面质量；冷却模具，降低拉拔制品表面温度；减小拉拔制品内应力分布不均；防止金属表面锈蚀。（1）铝管棒线材的拉拔铝及铝合金拉拔制品中，以线材所占比例较大，其次是管材，棒型材一般是用挤压方法一次成型。使用较多的润滑剂是以矿物油为基础油的油基润滑剂。如在拉制管棒以及线材粗拉时，使用添加有皂、油脂类的矿物油，如汽缸油；线材中拉与细拉可以使用有油性添加剂的轻质矿物油。在铝线拉拔生产中，要注意粘铝的脱落现象，会损伤和脏化制品表面。（2）铜管线材拉拔其拉拔的特点是拉伸速度较低，变形量和拉拔力较大，对润滑剂润滑性能要求较高。+指标（要求）：A、粉末

24、状，满足一定的粒度要求，流动性好；B、较高的软化点，在模具箱内不熔化；C、较好的吸附性；D、耐热性好，易清除性。组成（主要成分有金属皂、无机物及添加剂）：金属皂 在润滑剂中主要起润滑作用；无机物 主要是石灰粉、滑石粉和氧化钛；固体润滑剂 主要是石墨或二硫化钼等； 极压添加剂 多使用诸如硫磺等，不使用液态 极压剂。12.1何谓摩擦峰？计算的轧制单位压力中性点处出现一个峰值，被称为摩擦峰。摩擦峰的大小与形状除与计算选用的模型有关之外，还与摩擦系数密切相关。摩擦系数较高时，轧制压力成倍增加。+12.2什么是有效摩擦与剩余摩擦？它们在轧制过程中的作用是什么？能够维持轧件匀速前进的最小摩擦力称为有效摩擦

25、；稳定轧制时所需的摩擦条件仅为开始咬入时的一半，另一半时多余的，多余的摩擦称为剩余摩擦。剩余摩擦必须以另一种方式消耗掉，其中推动前滑区金属流动速度大于轧辊线速度，即产生前滑，还有是在后滑区用来平衡前滑区的摩擦力。+12.3摩擦如何影响轧制压力？典型的单位摩擦力和单位压力沿接触弧长分布规律是什么？摩擦模型、摩擦系数都影响计算得到的单位轧制力和摩擦力。摩擦沿接触弧长分布是不均匀的，摩擦机制也不相同。由于变形区长高比不同，整个变形区会出现不同的区域，单位摩擦力和单位压力的分布会发生变化： （1）长高比大于5，认为接触弧上有几个区域，靠近出口、入口处为滑动区，该区遵从干摩擦定律，单位压力向接触弧中心方

26、向逐渐升高，当单位摩擦力因单位压力升高达到最高值，即出现粘着去。在粘着区中部，中性点附近，出现塑性变形停滞区，在该区域内没有塑性变形发生，摩擦力可近似按直线规律变化。摩擦峰很陡峭。（2）长高比在2-5时，单位摩擦力常数区段消失，摩擦力沿接触弧分布呈三角状态，接触弧长度还不足以使单位摩擦力达到最大值，塑性变形停滞区就开始发生了。摩擦峰较陡峭。（3）长高比在，粘着区发生在整个变性去，金属滑动趋势非常小，摩擦力可用近似停滞区的三角形分布来表示。摩擦峰较为平缓。（4）长高比小于时，金属沿接触弧滑动趋势更小，摩擦力对单位压力影响减弱，摩擦峰很平缓。12.4说明轧制变形区摩擦系数与轧后板带表面质量的关系？

27、摩擦系数的减小可以降低轧辊磨损，减少氧化皮的产生，从而直接改善板带表面质量。另外，可以促进轧后板型的提高。但是，摩擦系数不是越小越好，摩擦系数太小会导致前滑太小，对轧后板带表面质量有不利影响。12.5工艺润滑对轧件、轧辊及轧制工艺过程的影响有哪些？热轧工艺润滑的作用 (1)、减小轧制过程轧辊与轧件之间的摩擦系数； (2)、降低轧制力； (3)、减少轧辊消耗，提高作业率； (4)、改善轧后表面质量； (5)、改善制品内部组织性能。热轧工艺润滑效果 (1)、工艺润滑对力能参数的影响 可降低轧制压力。(2)、工艺润滑对轧辊磨损的影响 降低轧辊磨损、减少换辊次数、改善轧后板形和表面质量是热轧工艺润滑的

28、主要目的。冷轧工艺润滑的作用 (1)、润滑作用 可以减小或调控变形区摩擦系数，但摩擦并非越小越好。 (2)、冷却的作用 控制辊温和板形。12.6钢的热轧工艺润滑与铝的热轧工艺润滑有何不同？钢的热轧：热轧时高温、高压和大量轧辊冷却水喷淋的工作条件下，因此工艺润滑剂应具备以下功能：（1）良好且稳定的润滑性能；（2）很好的润湿性和粘附性；（3）良好的抗氧化性和耐分解性；（4）良好的抗乳化性和离水展着性；（5）对环境无污染。钢热轧润滑剂大部分采用油基热轧油+油性剂。铝及其合金热轧润滑剂：由于轧制温度不高，且铝较软，极易粘辊，因此润滑剂必须兼顾润滑和冷却性能要求。乳化液是热轧铝及其合金最好的工艺润滑剂。由于是循环使用，除了应具备一般热轧润滑剂的基本特征外，还要对轧辊有良好的洗涤性和轧后铝粉分离性，同时还要有较好的热分离性及稳定性和较长的使用寿命。湿平整与冷轧工艺润滑有何不同？冷轧工艺润滑是轧制工艺中的重要环节，而湿平整是轧制板材在达到规定厚度要求并完成退火后的平整轧制阶