金属塑性变形与轧制理王淑平金属塑性加工中的摩擦与润滑

1、复习提问复习提问 1.用单向拉伸法和单向压缩法所测定的变形抗力是否相同，试分析其原因？ 2. 为何变形温度对变形抗力的影响呈e指数关系？4 金属塑性加工中的摩擦与润滑金属塑性加工中的摩擦与润滑 4.1金属塑性加工中摩擦的特点与作用 一、塑性加工中摩擦的特点一、塑性加工中摩擦的特点 1. 1.与机械摩擦相比特点如下与机械摩擦相比特点如下: : (1)工具与工件接触面上的单位压力大。 (2)接触表面不断更新和扩大。 (3)接触表面温度较高。 (4)作为摩擦对的工具与工件性质差别大。 2.2.塑性加工中的摩擦作用塑性加工中的摩擦作用 摩擦引起的不良后果如下：摩擦引起的不良后果如下： （1）引起变形和

2、能耗增加。 （2）摩擦引起变形不均匀及许多不良后果。 （3）引起工具磨损，缩短工具寿命。 某些情况下，摩擦也起着有益作用：某些情况下，摩擦也起着有益作用： 例如：轧制时增加摩擦可改善轧辊咬入轧件的条件以增大每道压下量。 4.2 摩擦理论 一般都属于滑动摩擦。可分为三种基本类型：干摩擦、液体摩擦和边界摩擦。 一、干摩擦理论一、干摩擦理论 1.1.干摩擦定义：干摩擦定义：指工件与工具接触面间没有任何其它介质和薄膜，仅是其金属与金属之间的摩擦。 2.2.干摩擦理论：干摩擦理论：机械摩擦理论、粘着摩擦理论和分子机械摩擦理论。 （1）机械摩擦理论 T=fN=fnFH或T/FH=f=fn （2）粘着摩擦理

3、论 T=Fzb 二、液体摩擦理论二、液体摩擦理论 1.液体摩擦定义液体摩擦定义：工具与工件的接触面间被润滑油完全隔开，两表面的相对滑动阻力只与液体的性质和速度梯度有关，而与接触面状态无关时，这种摩擦称为液体摩擦。 （3）分子机械摩擦理论 T=FzN或f=Fz/N+ 2.液体动压润滑理论液体动压润滑理论 （1）液体摩擦定律 各流层因相对运动而产生的摩擦力称为内摩擦力。此内摩擦力Tt 与层间接触面积S及相对速度dv成正比，而与层间距离dz成反比，即TtsTt=sdvdz 或t= Ttsdvdz （2）雷诺方程 雷诺方程是液体动压润滑理论基础。它是从粘性流体力学的基本方程出发作了一定的假设而导出的微

4、分方程。 三、边界摩擦理论三、边界摩擦理论 2.边界摩擦理论边界摩擦理论 在此摩擦条件下，接触面上的摩擦力显然比液体摩擦大，而比干摩擦小。影响边界摩擦的主要因素，是边界润滑膜的性质和它与金属表面的结合强度，如吸附能力越强，则效果将更为显著。因此，接触表面的压力、温度等是选择合适润滑膜的重要条件。 1.边界摩擦定义：边界摩擦定义：工具与工件的接触面间仅存在厚度小于1m的润滑剂吸附层的润滑摩擦称为边界摩擦或吸附摩擦。 4.3 影响摩擦系数的主要因素影响摩擦系数的主要因素1.工具表面状态和材质的影响2.金属化学成分的影响3.加工温度的影响4.加工速度的影响5.润滑剂种类的影响6.压下率的影响7.其它

5、因素的影响 4.4 减少摩擦的技术措施一、工具材料和表面状态一、工具材料和表面状态 1.对于使用条件苛刻的加工工具如拉丝模常使用硬的、与工件金属难以粘着的硬质合金或金刚石； 2.一般工具材料表面上复以硬的并难以和工件金属粘着的物质如镀硬质铬、用钛或钒的碳化物做皮膜等； 3.在塑性冷加工时，工具表面应进行精加工，而且在使用中时常要进行再研磨以去掉粘着层。二、材料的形状和表面状态二、材料的形状和表面状态 3. 工具的表面精酸洗和抛丸使之有微细的凹坑以贮存润滑剂。 2.工具和工件间适当留有间隙以便多含润滑剂或在坯料的表面设计成凹面以便多贮润滑剂； 1.坯料精加工前应进行合理的预成形，精加工道次工件的

6、变形量适当减小。三、润滑剂三、润滑剂1.固体与熔体润滑剂 在接触表面用液体不能形成很厚的润滑层以及加工温度较高时由于油的分解、蒸发、燃烧和失去粘度的情况下，使用固体和熔体润滑剂。 （1）固体润滑剂 一般说来凡剪切强度比工件金属小的任何物质，原则上都可以作为固体润滑剂。 （2）熔体润滑剂 钢铁材料及一些合金，在热锻和热挤压过程常用玻璃作为润滑剂。 2.液体润滑剂（1）优点： 价格便宜；易涂布；破裂的润滑膜易修复；对工具有冷却作用；制品表面光整等。（2）分类： 矿物润滑油； 动植物润滑油； 合成润滑油。4.5 轧制时摩擦系数轧制时摩擦系数一、摩擦系数的测定方法一、摩擦系数的测定方法1.最大咬入角法

7、：maxcosarc根据 便可求出 而 max1hDmaxtanb bmaxcosarc2.轧件强迫制动法 在轧件后端作用一制动力Q，强迫轧件在转动的轧辊间停下来，在开始打滑瞬间测定制动力Q和轧制力P。tan21tan2sQPQP 式中在计算中常取=223.轧制力矩法 测定前滑为零时的纯轧力矩M和轧制力P，按下式计算：2sMDP 另外还有一种方法，即 4.圆环镦粗法三、估算摩擦系数的方法三、估算摩擦系数的方法1.热轧时的摩擦系数艾克隆德公式上式中 K1轧辊材质影响系数，对于钢轧辊=1.0，铸铁轧辊=0.8； K2轧制速度影响系数，可按实验曲线图确定； K3轧件材质影响系数，可据实验数据选取； t 轧制温度（7001200之间适用）。）（tKKKf0005. 005. 13212.冷轧时的摩擦系数223121 . 007. 0vvvKf）