金属塑性成形中的摩擦和润滑

金属塑性成形中的摩擦和润滑1第一页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦学的历史说起摩擦，大家一定不陌生，因为摩擦是我们生活中司空见惯的现象，我们每时每刻都在和摩擦打交道。我们走路、吃饭、洗衣服依靠摩擦；各种车辆行驶依靠摩擦，机器运转离不开摩擦。摩擦学知识与吃、穿、住、行密不可分。

2第二页，共一百页，编辑于2023年，星期六车辆行驶依靠摩擦3第三页，共一百页，编辑于2023年，星期六

4第四页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦学的历史利用摩擦热取火，使人类告别了吃生食物的习惯。Eskimo,HudsonBay,1748比如：旧石器时代钻木取火5第五页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦学的历史车轮的发明使人类商业社会得以迅速发展。伊拉克，2800B.C.6第六页，共一百页，编辑于2023年，星期六又比如：地质摩擦学研究岩石摩擦力和地震破坏力之间的关系（意大利、美国）针对大地震的滑移特性，在室内模拟岩石的摩擦学特性。发现滑移速度超过1mm/s时，摩擦力意外地逐渐下降，阐明了大地震时主要断层出现低强度的现象。7第七页，共一百页，编辑于2023年，星期六损失在摩擦界面上的资源界面活塞环/汽缸轮胎/路面刀具/工件钻头/油井磁头/磁介质人体/座位损失量亿美元/年200100100100100200根据1986统计8第八页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦磨损产生的难题在现代汽车中，20％的功率要用来克服摩擦；飞机上的活塞式发动机因摩擦损耗的功率要占10％，就是最先进的涡轮喷气发动机也要为克服摩擦损耗2％的功率。据报道，英国在材料磨损上损失每年要超过20亿美元。航空和航天器过度发热，这更是现代科技遇到的又一难题。9第九页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦学的定义摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关的理论和实践的一门科学技术。机床导轨10第十页，共一百页，编辑于2023年，星期六定义中二个主要的部分：相对运动相互作用表面11第十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦学涉及的学科摩擦学是一门交叉、边缘学科摩擦学主要涉及学科：物理学化学机械工程材料学力学流体力学12第十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦学研究的主要内容摩擦：摩擦理论与起因磨损：磨损理论与减磨措施润滑：润滑理论润滑剂极其添加剂固体润滑材料摩擦学测试技术：摩擦系数及表面分析等13第十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形中摩擦的定义

在塑性成形中，被加工金属与模具之间存在相对运动或有相对运动的趋势，在接触表面间产生阻止切向运动的阻力称为摩擦。镦粗时的摩擦摩擦力方向金属流动方向14第十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六第一节金属塑性成形中摩擦的特点和影响一、金属塑性成形中摩擦的特点1、伴随有变形金属的塑性流动，接触面上各点的摩擦不同2、接触面上的单位压强高3、实际接触面积大4、不断有新的摩擦产生5、常在高温下产生摩擦，摩擦条件复杂15第十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六伴随有变形金属的塑性流动接触面上的单位压强高由于变形不均匀，造成坯料在模具表面上的各个质点流动不相同，有的快，有的慢，有的粘着不动，因此各点的摩擦情况也不相同。机械传动摩擦特点是摩擦产生在机械零件之间的弹性形变，因此它的表面摩擦是比较均匀的。一般来说，塑性变形的摩擦是在高压下产生的。承受的压力一般在500N/mm2

左右，在冷挤压时达到2500N/mm2。相比之下，重载荷下的轴承工作压力也就是在20-40N/mm2。实际接触面积大在塑性成形过程中，由于发生塑性变形，接触面上凸起部分被压平，实际接触面积接近名义接触面积，使摩擦力增大。16第十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六常在高温下产生摩擦很多情况下，塑性变形是在高温下进行，它会使金属的组织性能发生变化。加之，温度分不均匀。一般来说，表面温度低，内部温度高。因此，给摩擦带来了复杂的影响。另外还要考虑氧化皮等因素的影响。不断有新的摩擦产生在塑性成形过程中，原来非接触面在变形过程中会成为新的接触面，使摩擦力增大。由此可知，在塑性成形过程中的摩擦与润滑问题比一般机械传动中的摩擦要复杂很多。17第十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六二、摩擦对塑性成形过程的影响首先介绍与摩擦有关的定律“最小阻力定律”

最小阻力定律：当变形体的质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将向着阻力最小的方向移动。即做最小的功，走最短的路。

最小阻力定律实际上是力学的普遍原理，它可以定性地用来分析金属质点的流动方向。或者通过调整某个方向的流动阻力，来改变金属在某些方向的流动量，使得成形更为合理。图开式模锻的金属流动材料2004-4.21第12周1-2节18第十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六例如，在开式模锻中（如图），增加金属流向飞边的阻力，以保证金属充填模腔；或者修磨圆角r减少金属流向A腔的阻力，使金属充填得更好。图开式模锻的金属流动19第十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六当接触表面存在摩擦时，矩形断面的棱柱体镦粗时的流动模型如图所示。因为接触面上质点向周边流动的阻力与质点离周边的距离成正比，因此离周边的距离愈近，阻力愈小，金属质点必然沿这个方向流动。这个方向恰好是周边的最短法线方向。图最小周边法则因此，可用点划线将矩形分成两个三角形和两个梯形，形成了四个流动区域。点划线是流动的分界线，线上各点至边界的距离相等，各个区域内的质点到各自边界的法线距离最短。这样流动的结果，梯形区域流出的金属多于三角形区域的。镦粗后，矩形断面将变成双点划线所示的多边形。20第二十页，共一百页，编辑于2023年，星期六

可以想象，继续镦粗，断面的周边将趋于椭圆，而椭圆将进一步变成圆。此后，各质点将沿着半径方向流动。相同面积的任何形状，圆形的周边最小。因而最小阻力定律在镦粗中也称最小周边法则。21第二十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六

对于其他任意断面金属质点的流动也符合上述定律。方料在平锤间压缩时如图所示。随着镦粗的进行，方料逐渐变为圆截面。22第二十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六在拔长工序中应用上述变形模式，可以提高拔长的生产效率。拔长实质上就是沿坯料的逐次镦粗，镦粗过程中再伴随着翻转90º，使坯料断面积逐渐减小，长度逐渐增加的工序。如图所示。要求较高的拔长生产效率时，坯料的送料要小，这时轴向延伸较大。即当送进量l小于坯料宽度a（l<a）时，坯料轴向伸长得多。不要求长度方向有较大的伸长时，坯料的送料要大，这时轴向延伸较小。即当送进量l大于坯料宽度a（l>a）时，坯料宽度增加的多。23第二十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六最小阻力定律的作用金属塑性变形过程应满足体积不变条件。根据体积不变条件和最小阻力定律，可以大体确定塑性成形时的金属流动规律。金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦24第二十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六圆环镦粗时，改变金属质点的流动方向。环形件镦粗时，由于摩擦的作用，还会局部改变金属质点的流动方向。如果接触面上的摩擦系数很小或无摩擦时，根据体积不变条件，圆环内外径都增加达到最大值。25第二十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六在圆环中就会出现一个以Rn为半径的分流面。分流面以外的金属向外流动；分流面以内的金属向内流动。当μ增加，并超过某一定值，靠近内径处的金属质点向外流动的阻力大于向内流动的阻力，从而改变了流动方向。内径开始减少，而外径扩大。金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦26第二十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦对塑性成形的不利方面：

1）改变变形体内应力状态，增大变形抗力和能源消耗例如单向压缩时，若工具与变形金属接触面上无摩擦存在，则变形内应力状态为单向压应力状态。设单向压应力为σ3，此时单位流动压力为若接触面上有摩擦存在时，则变形金属内应力状态为三向应力状态，∴因而摩擦力使变形抗力增大，增大能量消耗。一般情况下，摩擦的加大可使负荷增加30%。27第二十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六2）引起不均匀变形，附加应力和残余应力不均匀变形：不均匀变形的最典型的例子是在平砧下镦粗圆柱体时出现鼓形（见图4-1b）,由于接触面上摩擦力阻碍金属流动，远离接触面处受摩擦影响小，因而形成了鼓形。在此情况下，可将变形金属整个体积大致分为三个区：Ⅰ区表示由外摩擦影响而产生的难变形区。Ⅱ区表示与作用力成45º角的最有利方位的易变形小变形区Ⅲ区表示变形程度居中的自由变形区Ⅰ难变形区Ⅲ小变形区Ⅱ易变形区28第二十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六镦粗（整体或局部）29第二十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六当工件的高径比h/d>2.5时，往往首先在与工具接触的两端产生变形，而中间处的变形很小，结果形成双鼓形现象(如图c)。如果每次继续使用小变形量，表面变形的积累将会形成折叠。金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦中间处变形小两端产生变形大圆柱体镦粗时的不均匀变形除了与接触摩擦有关外，还与变形区的几何形状因素有关。30第三十页，共一百页，编辑于2023年，星期六附加应力由于物体内各部分的不均匀变形要受到物体整体性的限制，因而在各部分之间会产生相互平衡的应力，该应力叫做附加应力，或称副应力。3）附加应力材料2003-4.3031第三十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六如图为在凸形轧制矩形坯，坯料边缘部分a的变形程度小，而中间部分b的变形程度大。若a、b部分不是同一个整体时，则中间部分将比边缘部分发生更大的纵向伸长，图中双点划线所示。由于金属的整体性迫使伸长相等，因此中间部分将给边缘部分施以拉力使其增加伸长，而边缘部分将给中间部分施以压力使其减少伸长，因此产生相互平衡的内力，在中间部分是附加压应力，面在边缘部分是附加拉应力。伸长受阻，压应力产生附加应力的原因32第三十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六33第三十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六当卸载后，塑性变形不消失，应变梯度不消失，仍相互牵制，因此引起内力的外因去除后在变形物体内仍然保留下来的应力称为残余应力。残余应力是弹性应力，不超过材料的屈服应力。金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦使制品的尺寸和形状发生变化缩短制品的寿命增大变形抗力降低金属的塑性、冲击韧性及抗疲劳强度。残余应力对塑性成形不良后果残余应力材料2003-5.3034第三十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六假设某圆柱体，心部受拉应力，力图缩短，表面受压，力图伸长。该圆柱体存在残余应力，但未变形。某圆柱体切削后的变形。切削前问题讨论产生畸变（变形）35第三十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六36第三十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六残余应力是附加应力的变化而来，其根本原因就是物体产生了不均匀的变形。减小材料在加工和处理过程中所产生的不均匀变形。对加工件进行热处理。去应力退火人工时效自然时效进行机械处理。使工件再产生一些表面变形，使残余应力得到一定的释放和松弛。如木锤敲打表面或喷丸加工。表面层中具有残余拉应力的板材，经表面辗压后，其残余应力大为缩小。减小或消除残余应力的方法37第三十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六38第三十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六39第三十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六4）摩擦会影响工件表面质量，加速工具、模具磨损，降低模具使用寿命。塑性成形时接触间的相对滑动加速工具磨损；因摩擦热增加工具磨损；变形与应力的不均匀亦会加速工具磨损；会产生金属粘结工具的现象，不仅缩短了工具寿命，且降低工件表面质量。金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦40第四十页，共一百页，编辑于2023年，星期六摩擦对塑性成形的有利方面：利用摩擦，拉深可抑制起皱。开式模锻可利用飞边桥部的摩擦力保证金属充满模腔。轧制板材时，轧辊与坯料之间要有足够的摩擦力才能使坯料咬入。41第四十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六利用摩擦，拉深可抑制起皱。42第四十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六开式模锻可利用飞边桥部的摩擦力保证金属充满模腔。图开式模锻的金属流动43第四十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六轧制板材时，轧辊与坯料之间要有足够的摩擦力才能使坯料咬入。44第四十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六45第四十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六总结：摩擦带来的后果（利弊）-即摩擦对塑性加工的影响1、额外消耗功；2、工具、模具磨损大，降低模具使用寿命；3、影响工件表面质量；4、利用摩擦，拉深可抑制起皱。5、开式模锻可利用飞边桥部的摩擦力保证金属充满模腔。6、轧制板材时，轧辊与坯料之间要有足够的摩擦力才能使坯料咬入。46第四十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦4—2．塑性成形中摩擦的分类和机理通常分为三类：干摩擦（无润滑）

；流体摩擦（有润滑）

；边界摩擦

（界于以上两者之间）表面光—→摩擦减小—→进一步提高光洁度—→（分子吸力）—→摩擦增大

一、摩擦的分类

47第四十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六1、干摩擦干摩擦：被加工金属与模具表面之间没有任何润滑剂存在的摩擦称干摩擦。绝对的干摩擦在实际生产中是不存在的，因为在塑性成形过程中，表面会产生氧化膜或吸附一些气体、灰尘。48第四十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六2、流体摩擦：被加工金属与模具表面之间被润滑剂油膜隔开时的摩擦称流体摩擦。

流体摩擦发生在流体内部分子之间。它不同于干摩擦，摩擦力的大小与接触面的表面状态无关。而主要取决与流体的粘度，速度梯度等因素，因此它的摩擦系数很小。

49第四十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六一般来说，塑性成形时的摩擦状态是不能截然分开，常常会出现各种混合摩擦状态，需具体情况，具体分析。3、边界摩擦：当坯料与模具之间存在润滑剂时，随着接触压力的增加，接触表面凸起部分被压平，润滑剂被挤入凹陷部分，这种介于干摩擦与流动摩擦之间的摩擦状态称为边界摩擦。

在边界摩擦中，接触面间既存在润滑膜又存在局部的粘结点。这种润滑膜的厚度在0.1μm左右，也称为边界膜。这时的摩擦力包括两部分，就是剪断表面粘着部分的剪切抗力与边界膜分子间抗剪力之和。50第五十页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦二、摩擦的机理摩擦的机理粘着理论凹凸理论分子吸附理论关于摩擦的机理，主要提出的有三种理论材料2005-5.16第12周3，4节51第五十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六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接触时，一个表面的“凸峰”可能会陷入另一表面的凹抗，产生机械咬合。当这两个相互接触的表面在外力作用下发生相对运动时，相互咬合的部分被剪断，此时的摩擦力表现为凸峰被剪断时的变形阻力。1、凹凸理论即摩擦力是由接触面的凹凸形状引起的（要使接触面互相滑动，一个表面就要顺着另一个表面凹凸部分反复抬起来，或者相互压平和挤掉。）52第五十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六该理论对于普通表面粗糙度的表面来说，能有较好的解释。降低接触表面的粗糙度，或加润滑剂以填补表面凹抗，都可以起到减少摩擦的作用。但是，当表面非常光滑时，摩擦力不是减少，而是显著地增大。这一现象无法用凹凸理论来解释。53第五十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六这种理论可以解释光滑接触表面间摩擦力和接触面积成正比以及与表面质量成正比的原因。摩擦产生的原因是由于接触面分子相互吸引的结果。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。2、分子吸附理论54第五十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六如果固体断面相当光滑，接合点就会多一些，两固体的粘附作用就会明显。或者使其中一固体很薄(薄膜)，它和另一固体容易吻合，也可表现出较大的吸附力。因此，玻璃间的粘附只有新拉制的玻璃丝才能显示出来，用新拉制的玻璃棒就不行，因为后者接触面积太小，又是刚性的，不可能粘住。55第五十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六这种理论的前提条件是接触点上的单位压力非常大。这些点发生粘着和焊合。摩擦过程就是粘着、剪断与滑移交替进行的过程（摩擦力是剪断金属粘着所需要的剪切力。）3、粘着理论56第五十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六

综合这三种理论，摩擦过程中，摩擦力的主要原因是，机械的啮合，分子间的吸引，微凸体的粘着这些因素的综合反映。由于金属表面的形态、组织和工作条件不同，这些原因各自所起作用的大小不同，因而表现出不同的摩擦效应。57第五十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六第三节摩擦系数及其影响因素金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦一、摩擦系数

1、库仑摩擦条件不考虑接触面粘合现象（即全滑动），认为摩擦符合库仑定律，其内容如下：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；摩擦力与滑动速度无关；静摩擦系数大于动摩擦系数。58第五十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六T——摩擦力；τ——摩擦切应力；σn——接触面上的正应力数学表达式为这个定律里库仑先生在两百多年前结合实验得出的，它对一般的工程问题比较适用。但是它还有在一定的局限性。当摩擦表面非常光滑时μ很小，摩擦力反而增加。这与定律矛盾。当摩擦面承受很大的压力时，摩擦力与法向载荷不成比例关系。静摩擦系数大于动摩擦系数，有某些粘弹性材料，它的静摩擦系数不一定大于动摩擦系数。摩擦力的大小与接触面积无关。摩擦力与两接触面相对滑动速度无关。由于摩擦系数为常数（由试验确定），故称为常摩擦系数定律。59第五十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六2、最大摩擦力条件（完全处于粘合状态）

这时∴μ极限为：式中μ=0.5Tresca条件下最大摩擦系数。μ=0.577——Mises条件下最大摩擦系数当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状态时，摩擦切应力（τ）等于变形金属流动时的临界切应力K。摩擦切应力τ不能随σn的增大无限制地增大。∵被加工金属的接触面将产生塑性流动，σn=Y（拉伸屈服强度）根据屈服准则：60第六十页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦3常摩擦力条件TrescaMises认为接触间的摩擦应力，不随正压力大小而变化，摩擦力τ是小于其最大剪应力K的常数。式中m为摩擦因子，是随变形条件而变的常数，m的变化范围为0～1。有时为了应用上的方便，可将常摩擦力条件写成和库仑摩擦力相似的形式。材料2004-4.23第12周1-2节61第六十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六二、影响摩擦系数的主要因素1、金属化学成分一般认为硬度越高，耐磨性越好。钢的含碳量及合金元素增加，材料越硬，μ越小。这主要受材料接触面粘合性影响。例如，在同样外界条件中，铝与钢接触时的摩擦系数要大于钢与钢接触时的摩擦系数。

例如：把很软的金属铟半球用1N的压力压到钢上，则必须使用1N的力才能把它们分开，而把铟球换为铜球，球就会马上松开。62第六十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六63第六十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六

2、表面质量表面质量越好，μ小。一般来说，在塑性变形中，毛坯和模具表面加工的粗糙度都有限，不会出现由于分子吸附力增加，而使摩擦系数增加的现象，因此尽可能减少表面粗糙度值，来减少摩擦系数。64第六十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六3、接触面上单位压力单位正压应力σn较小时，表面分子吸附作用不明显，μ可认为是常数。μ随σn增加而增大，当σn达到一定程度后，μ趋于稳定。65第六十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦μ随温度T增高而增大，当T达到一定值时，μ又下降。主要原因：低温时，随温度T增加，金属表面粘附的氧化膜质地较硬，氧化膜增厚，μ增大。温度升高时，金属的强度降低、μ又下降。高温时，随着温度继续升高，氧化皮变软或脱落，可能熔化而从固相变为液相，形成一层隔绝层，起到了润滑作用，μ又减少。4、变形温度66第六十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六5、变形速度

变形速度增加，摩擦系数下降：干摩擦时，变形速度增加，表面凹凸部分来不及相互咬合，导致摩擦系数下降。边界摩擦时条件下，变形速度增加，油膜厚度增大，润滑条件得到改善，从而使摩擦系数下降。67第六十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六第四节摩擦系数的测定方法一、夹钳——轧制法这种方法的基本原理是利用轧制时力的平衡条件来测定摩擦系数。实验时用钳子夹住板材的未轧入部分，钳子的另一端与弹簧测力仪相连，由弹簧测力仪可测得轧辊打滑时的水平力T。68第六十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六推导过程：轧辊打滑时水平方向上力的平衡公式，对板料：69第六十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六Pn可以由测定轧锟轧制力P求出，对轧锟：由于很小，←可省略故70第七十页，共一百页，编辑于2023年，星期六求咬角α，由几何关系知：

由于Pn、T可测得，由

即可求出摩擦系数μ

上式第二项可以忽略，

71第七十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六夹钳——轧制法的特点：简单；比较准确。可用来测定冷、热态下的摩擦系数。72第七十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六1、原理：它的主要原理是依据圆环内径的变化随摩擦系数而变化。该方法是把一定尺寸的圆环试样放在平砧上镦粗。由于试样接触摩擦系数的不同，圆环内、外径在压缩过程中将有不同的变化。在任何情况下，外径总是增大的，而内径随摩擦系数而变化，或增大或缩小。二、圆环镦粗法73第七十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六当μ=0时，圆环内外径都增加达到最大值。当μ很小时，圆环内外径都增加，但内外径扩大量逐渐减少。当μ增加，并超过某一定值，内径开始减少，而外径扩大。在圆环中就会出现一个以Rn为半径的分流面。分流面以外的金属向外流动；分流面以内的金属向内流动。74第七十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦用上限法或应力分析法可求出分流面半径Rn、摩擦系数和圆环尺寸的理论关系，绘出理论校正曲线。75第七十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六2、实验步骤（1）制成规定尺寸的试样（外径：内径：高=20：10：7）（2）根据所定的摩擦条件，在平砧间多次镦粗，每次取很小的压下量，记录试件高度h和内径di。（3）由测出的试件高度h和内径di。根据理论校正曲线查出摩擦系数值。此方特点：简单；不需要测定压力；不需要制备许多压头和试件。76第七十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦第五节金属塑性成形用的润滑剂塑性成形润滑的目的

1、降低接触表面的摩擦力。2、提高模具寿命。3、提高产品质量。4、降低变形抗力。5、提高金属充满模膛的能力。润滑是减少摩擦对塑性成形过程中不良影响的最有效措施。77第七十七页，共一百页，编辑于2023年，星期六一、塑性成形对润滑剂的要求1、耐压性：要求在高压作用下，润滑膜仍然吸附在接触表面上2、耐热性：在高温下不分解、不失效。要求润滑剂在加工时，不分解不变质。3、冷却模具作用：实际生产中，由于模具连续工作，模具表面温度势必升高。为了降低模具温度，避免模具过热，提高模具使用寿命，要求润滑剂有冷却作用。4、无腐蚀、无毒、不污染5、清理方便，价格低廉

金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦78第七十八页，共一百页，编辑于2023年，星期六塑性成形时常用的润滑剂固体润滑剂动物油二、塑性成形时常用的润滑剂两大类：液体润滑剂；固体润滑剂。液体润滑剂矿物油植物油乳液石墨二硫化钼玻璃肥皂类盐类金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦79第七十九页，共一百页，编辑于2023年，星期六矿物油主要是指机油。特点:化学成分稳定，但摩擦系数比动、植物油大，常常给机油加入各种添加剂制成所需要的润滑油。（热处理常用机油淬火）动、植物油主要有猪油、牛油、鲸油、芝麻油、棉子油等。特点:它们的润滑性良好，但化学成分不稳定，还带有酸性腐蚀。乳液是一种可溶性的矿物油与水均匀混合的两相系。由矿物油、乳化剂、石蜡、肥皂和水组成。特点:除润滑作用外，对模具有较好的冷却作用。（一）液体润滑剂80第八十页，共一百页，编辑于2023年，星期六塑性加工时，要根据不同的加工条件，选择不同粘度的油。一般来说，板料厚，变形程度大，加工速度低时采用粘度较大的油，反之，则采用粘度较小的油。81第八十一页，共一百页，编辑于2023年，星期六石墨：具有六方晶格系的层状结构，有油脂感。有良好的导热性和热稳定性，基本上不受滑动速度影响，μ在0.05～0.19范围内，它的润滑机理主要是由于石墨层与层之间的结合力弱，容易产生滑移。（同一层的原子间距1.2Ǻ，层与层之间的原子间距3.35Ǻ。（二）固体润滑剂石墨是C的一种结晶形态，具有六方晶格。Wc=100%石墨本身的强度和塑性非常低。（σb=20MPa；δ≈0）82第八十二页，共一百页，编辑于2023年，星期六二硫化钼：吸附力强，润滑性良好，一定的热稳定性。它的润滑机理是相邻晶格间硫原子层结合力弱，容易产生滑移。83第八十三页，共一百页，编辑于2023年，星期六玻璃：没有固定的熔点，温度增加→逐渐软化→最后熔化为液态，使μ下降。优点：玻璃的耐热性好、化学稳定性好，来源广，价格低廉。缺点：加工后，零件和模具表面上会附上一层玻璃，不易清除。肥皂类：包括硬脂酸钠、硬脂酸锌及一般肥皂，常用于有色金属的冷挤压、拉拔等工艺，以及钢坯皂化处理工艺。盐类：常用硼砂、氧化钠等盐类。特点：热稳定性好。84第八十四页，共一百页，编辑于2023年，星期六总结：石墨：μ=0.05-0.19空气中好二硫化钼：μ=0.12-0.15真空中好玻璃：高温下使用，T=450-2200℃，不易清除。肥皂类：硬脂酸钠、硬脂酸锌、肥皂等盐类：硼砂、氯化钠、碳酸钾、磷酸盐（高温成形下用）矿物油植物油动物油乳液机油蓖麻油猪、牛矿油+乳化剂+石蜡+肥皂水μ大μ小μ小冷却时用

85第八十五页，共一百页，编辑于2023年，星期六金属塑性成形原理第四章金属塑性成形中的摩擦油性剂极压剂抗磨剂防锈剂常用的种类这要根据不同的工作情况来选择添加剂。（三）润滑油中添加剂添加剂：为了提高润滑油的润滑、耐磨、防腐等性能，常在润滑油中加入少量的活性物质，这种活性物质总称为添加剂。86第八十六页，共一百页，编辑于2023年，星期六是指天然酯、醇、脂肪等物质。这些物质都含有羧（COOH）类活性基。活性基通过与金属表面的吸附作用，在金属表面形成润滑膜，起润滑和减磨作用。是一种含硫、磷、氯的化合物。在高温、高压下分解。分解后的产物与金属表面起化学反应，生成