第四章金屬塑性成形中的摩擦和潤滑2009.ppt

1、1,第四章 金屬塑性成形中的摩擦和潤滑,摩擦學的歷史 金屬塑性成形中摩擦的定義 塑性成形中摩擦的分類和機理 金屬塑性成形用的潤滑劑 摩擦系數(shù)及其影響因素,2,摩擦學的歷史,說起摩擦，大家一定不陌生，因為摩擦是我們生活中司空見慣的現(xiàn)象，我們每時每刻都在和摩擦打交道。我們走路、吃飯、洗衣服依靠摩擦；各種車輛行駛依靠摩擦，機器運轉(zhuǎn)離不開摩擦。 摩擦學知識與吃、穿、住、行密不可分。,3,車輛行駛依靠摩擦,4,5,摩擦學的歷史,利用摩擦熱取火，使人類告別了吃生食物的習慣。,Eskimo, Hudson Bay, 1748,比如：舊石器時代 鉆木取火,6,摩擦學的歷史,車輪的發(fā)明使人類商業(yè)社會得以迅速發(fā)展

2、。,伊拉克，2800B.C.,7,又比如：,地質(zhì)摩擦學 研究巖石摩擦力和地震破壞力之間的關系（意大利、美國） 針對大地震的滑移特性，在室內(nèi)模擬巖石的摩擦學特性。發(fā)現(xiàn)滑移速度超過1mm/s時，摩擦力意外地逐漸下降，闡明了大地震時主要斷層出現(xiàn)低強度的現(xiàn)象。,8,損失在摩擦界面上的資源,界面 活塞環(huán)/汽缸 輪胎/路面 刀具/工件 鉆頭/油井 磁頭/磁介質(zhì) 人體/座位,損失量 億美元/年 200 100 100 100 100 200,根據(jù) 1986統(tǒng)計,9,摩擦磨損產(chǎn)生的難題,在現(xiàn)代汽車中，20的功率要用來克服摩擦； 飛機上的活塞式發(fā)動機因摩擦損耗的功率要占10，就是最先進的渦輪噴氣發(fā)動機也要為克服

3、摩擦損耗2的功率。 據(jù)報道，英國在材料磨損上損失每年要超過20億美元。 航空和航天器過度發(fā)熱，這更是現(xiàn)代科技遇到的又一難題。,10,摩擦學的定義,摩擦學是研究作相對運動的相互作用表面及其有關的理論和實踐的一門科學技術。,機床導軌,11,定義中二個主要的部分： 相對運動 相互作用表面,12,摩擦學涉及的學科,摩擦學是一門交叉、邊緣學科 摩擦學主要涉及學科： 物理學 化學 機械工程 材料學 力學 流體力學 ,13,摩擦學研究的主要內(nèi)容,摩擦：摩擦理論與起因 磨損：磨損理論與減磨措施 潤滑： 潤滑理論 潤滑劑極其添加劑 固體潤滑材料 摩擦學測試技術：摩擦系數(shù)及表面分析等,14,金屬塑性成形中摩擦的定

4、義 在塑性成形中，被加工金屬與模具之間存在相對運動或有相對運動的趨勢，在接觸表面間產(chǎn)生阻止切向運動的阻力稱為摩擦。,鐓粗時的摩擦,摩擦力方向,金屬流動方向,15,第一節(jié) 金屬塑性成形中摩擦的特點和影響,一、金屬塑性成形中摩擦的特點,1、伴隨有變形金屬的塑性流動，接觸面上各點的摩擦不同 2、接觸面上的單位壓強高 3、實際接觸面積大 4、不斷有新的摩擦產(chǎn)生 5、常在高溫下產(chǎn)生摩擦，摩擦條件復雜,16,伴隨有變形金屬的塑性流動,接觸面上的單位壓強高,由于變形不均勻，造成坯料在模具表面上的各個質(zhì)點流動不相同，有的快，有的慢，有的粘著不動，因此各點的摩擦情況也不相同。機械傳動摩擦特點是摩擦產(chǎn)生在機械零件

5、之間的彈性形變，因此它的表面摩擦是比較均勻的。,一般來說，塑性變形的摩擦是在高壓下產(chǎn)生的。承受的壓力一般在500N/mm2 左右，在冷擠壓時達到2500N/mm2。相比之下，重載荷下的軸承工作壓力也就是在20-40 N/mm2。,實際接觸面積大,在塑性成形過程中，由于發(fā)生塑性變形，接觸面上凸起部分被壓平，實際接觸面積接近名義接觸面積，使摩擦力增大。,17,常在高溫下產(chǎn)生摩擦,很多情況下，塑性變形是在高溫下進行，它會使金屬的組織性能發(fā)生變化。加之，溫度分不均勻。一般來說，表面溫度低，內(nèi)部溫度高。因此，給摩擦帶來了復雜的影響。另外還要考慮氧化皮等因素的影響。,不斷有新的摩擦產(chǎn)生,在塑性成形過程中，

6、原來非接觸面在變形過程中會成為新的接觸面，使摩擦力增大。,由此可知，在塑性成形過程中的摩擦與潤滑問題比一般機械傳動中的摩擦要復雜很多。,18,二、摩擦對塑性成形過程的影響,首先介紹與摩擦有關的定律“最小阻力定律”,最小阻力定律：當變形體的質(zhì)點有可能沿不同方向移動時，則物體各質(zhì)點將向著阻力最小的方向移動。即做最小的功，走最短的路。,最小阻力定律實際上是力學的普遍原理，它可以定性地用來分析金屬質(zhì)點的流動方向?；蛘咄ㄟ^調(diào)整某個方向的流動阻力，來改變金屬在某些方向的流動量，使得成形更為合理。,圖 開式模鍛的金屬流動,材料2004-4.21第12周1-2節(jié),19,例如，在開式模鍛中（如圖），增加金屬流向

7、飛邊的阻力，以保證金屬充填模腔；或者修磨圓角r減少金屬流向A腔的阻力，使金屬充填得更好。,圖 開式模鍛的金屬流動,20,當接觸表面存在摩擦時，矩形斷面的棱柱體鐓粗時的流動模型如圖所示。 因為接觸面上質(zhì)點向周邊流動的阻力與質(zhì)點離周邊的距離成正比，因此離周邊的距離愈近，阻力愈小，金屬質(zhì)點必然沿這個方向流動。這個方向恰好是周邊的最短法線方向。,圖 最小周邊法則,因此，可用點劃線將矩形分成兩個三角形和兩個梯形，形成了四個流動區(qū)域。點劃線是流動的分界線，線上各點至邊界的距離相等，各個區(qū)域內(nèi)的質(zhì)點到各自邊界的法線距離最短。這樣流動的結(jié)果，梯形區(qū)域流出的金屬多于三角形區(qū)域的。鐓粗后，矩形斷面將變成雙點劃線所

8、示的多邊形。,21,可以想象，繼續(xù)鐓粗，斷面的周邊將趨于橢圓，而橢圓將進一步變成圓。此后，各質(zhì)點將沿著半徑方向流動。相同面積的任何形狀，圓形的周邊最小。,因而最小阻力定律在鐓粗中也稱最小周邊法則。,22,對于其他任意斷面金屬質(zhì)點的流動也符合上述定律。 方料在平錘間壓縮時如圖所示。隨著鐓粗的進行，方料逐漸變?yōu)閳A截面。,23,在拔長工序中應用上述變形模式，可以提高拔長的生產(chǎn)效率。拔長實質(zhì)上就是沿坯料的逐次鐓粗，鐓粗過程中再伴隨著翻轉(zhuǎn)90，使坯料斷面積逐漸減小，長度逐漸增加的工序。如圖所示。,要求較高的拔長生產(chǎn)效率時，坯料的送料要小，這時軸向延伸較大。即當送進量l小于坯料寬度a（l a ）時，坯料寬

9、度增加的多。,24,最小阻力定律的作用,金屬塑性變形過程應滿足體積不變條件。 根據(jù)體積不變條件和最小阻力定律，可以大體確定塑性成形時的金屬流動規(guī)律。,25,圓環(huán)鐓粗時，改變金屬質(zhì)點的流動方向。 環(huán)形件鐓粗時，由于摩擦的作用，還會局部改變金屬質(zhì)點的流動方向。,如果接觸面上的摩擦系數(shù)很小或無摩擦時，根據(jù)體積不變條件，圓環(huán)內(nèi)外徑都增加達到最大值。,26,在圓環(huán)中就會出現(xiàn)一個以Rn為半徑的分流面。 分流面以外的金屬向外流動； 分流面以內(nèi)的金屬向內(nèi)流動。,當增加，并超過某一定值，靠近內(nèi)徑處的金屬質(zhì)點向外流動的阻力大于向內(nèi)流動的阻力，從而改變了流動方向。內(nèi)徑開始減少，而外徑擴大。,27,摩擦對塑性成形的不

10、利方面：,1）改變變形體內(nèi)應力狀態(tài)，增大變形抗力和能源消耗,例如單向壓縮時，若工具與變形金屬接觸面上無摩擦存在，則變形內(nèi)應力狀態(tài)為單向壓應力狀態(tài)。設單向壓應力為3，,此時單位流動壓力為,若接觸面上有摩擦存在時，則變形金屬內(nèi)應力狀態(tài)為三向應力狀態(tài)，,因而摩擦力使變形抗力增大，增大能量消耗。一般情況下，摩擦的加大可使負荷增加30%。,28,2）引起不均勻變形，附加應力和殘余應力,不均勻變形：不均勻變形的最典型的例子是在平砧下鐓粗圓柱體時出現(xiàn)鼓形（見圖4-1b）,由于接觸面上摩擦力阻礙金屬流動，遠離接觸面處受摩擦影響小，因而形成了鼓形。 在此情況下，可將變形金屬整個體積大致分為三個區(qū)： 區(qū)表示由外摩

11、擦影響而產(chǎn)生的難變形區(qū)。 區(qū)表示與作用力成45角的最有利方位的易變形小變形區(qū) 區(qū)表示變形程度居中的自由變形區(qū),29,鐓粗（整體或局部）,30,當工件的高徑比h/d2.5時，往往首先在與工具接觸的兩端產(chǎn)生變形，而中間處的變形很小，結(jié)果形成雙鼓形現(xiàn)象(如圖c)。如果每次繼續(xù)使用小變形量，表面變形的積累將會形成折疊。,中間處變形小,圓柱體鐓粗時的不均勻變形除了與接觸摩擦有關外，還與變形區(qū)的幾何形狀因素有關。,31,附加應力 由于物體內(nèi)各部分的不均勻變形要受到物體整體性的限制，因而在各部分之間會產(chǎn)生相互平衡的應力，該應力叫做附加應力，或稱副應力。,3）附加應力,材料2003-4.30,32,如圖為在凸

12、形軋制矩形坯，坯料邊緣部分a的變形程度小，而中間部分b的變形程度大。若a、b部分不是同一個整體時，則中間部分將比邊緣部分發(fā)生更大的縱向伸長，圖中雙點劃線所示。,由于金屬的整體性迫使伸長相等，因此中間部分將給邊緣部分施以拉力使其增加伸長，而邊緣部分將給中間部分施以壓力使其減少伸長，因此產(chǎn)生相互平衡的內(nèi)力，在中間部分是附加壓應力，面在邊緣部分是附加拉應力。,伸長受阻，壓應力,產(chǎn)生附加應力的原因,33,34,當卸載后，塑性變形不消失，應變梯度不消失，仍相互牽制，因此引起內(nèi)力的外因去除后在變形物體內(nèi)仍然保留下來的應力稱為殘余應力。 殘余應力是彈性應力，不超過材料的屈服應力。,使制品的尺寸和形狀發(fā)生變化

13、 縮短制品的壽命 增大變形抗力 降低金屬的塑性、沖擊韌性及抗疲勞強度。,殘余應力對塑性成形不良后果,殘余應力,材料2003-5.30,35,假設某圓柱體，心部受拉應力，力圖縮短，表面受壓，力圖伸長。,該圓柱體存在殘余應力，但未變形。,問題討論,產(chǎn)生畸變（變形）,36,37,殘余應力是附加應力的變化而來，其根本原因就是物體產(chǎn)生了不均勻的變形。 減小材料在加工和處理過程中所產(chǎn)生的不均勻變形。 對加工件進行熱處理。 去應力退火 人工時效 自然時效 進行機械處理。 使工件再產(chǎn)生一些表面變形，使殘余應力得到一定的釋放和松弛。 如木錘敲打表面或噴丸加工。 表面層中具有殘余拉應力的板材，經(jīng)表面輾壓后，其殘余

14、應力大為縮小。,減小或消除殘余應力的方法,38,39,40,4）摩擦會影響工件表面質(zhì)量，加速工具、模具磨損，降低模具使用壽命。 塑性成形時接觸間的相對滑動加速工具磨損； 因摩擦熱增加工具磨損； 變形與應力的不均勻亦會加速工具磨損； 會產(chǎn)生金屬粘結(jié)工具的現(xiàn)象，不僅縮短了工具壽命，且降低工件表面質(zhì)量。,41,摩擦對塑性成形的有利方面：,利用摩擦，拉深可抑制起皺。 開式模鍛可利用飛邊橋部的摩擦力保證金屬充滿模腔。 軋制板材時，軋輥與坯料之間要有足夠的摩擦力才能使坯料咬入。,42,利用摩擦，拉深可抑制起皺。,43,開式模鍛可利用飛邊橋部的摩擦力保證金屬充滿模腔。,圖 開式模鍛的金屬流動,44,軋制板材

15、時，軋輥與坯料之間要有足夠的摩擦力才能使坯料咬入。,45,46,總結(jié)：摩擦帶來的后果（利弊）-即摩擦對塑性加工的影響,1、額外消耗功； 2、工具、模具磨損大，降低模具使用壽命； 3、影響工件表面質(zhì)量； 4、利用摩擦，拉深可抑制起皺。 5、開式模鍛可利用飛邊橋部的摩擦力保證金屬充滿模腔。 6、軋制板材時，軋輥與坯料之間要有足夠的摩擦力才能使坯料咬入。,47,42塑性成形中摩擦的分類和機理,通常分為三類： 干摩擦（無潤滑） ； 流體摩擦（有潤滑） ； 邊界摩擦（界于以上兩者之間）,表面光摩擦減小進一步提高光潔度（分子吸力）摩擦增大,一、摩擦的分類,48,1、干摩擦 干摩擦：被加工金屬與模具表面之間

16、沒有任何潤滑劑存在的摩擦稱干摩擦。 絕對的干摩擦在實際生產(chǎn)中是不存在的，因為在塑性成形過程中，表面會產(chǎn)生氧化膜或吸附一些氣體、灰塵。,49,2、流體摩擦：被加工金屬與模具表面之間被潤滑劑油膜隔開時的摩擦稱流體摩擦。 流體摩擦發(fā)生在流體內(nèi)部分子之間。 它不同于干摩擦，摩擦力的大小與接觸面的表面狀態(tài)無關。而主要取決與流體的粘度，速度梯度等因素，因此它的摩擦系數(shù)很小。,50,一般來說，塑性成形時的摩擦狀態(tài)是不能截然分開，常常會出現(xiàn)各種混合摩擦狀態(tài)，需具體情況，具體分析。,3、邊界摩擦：當坯料與模具之間存在潤滑劑時，隨著接觸壓力的增加，接觸表面凸起部分被壓平，潤滑劑被擠入凹陷部分，這種介于干摩擦與流動

17、摩擦之間的摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。 在邊界摩擦中，接觸面間既存在潤滑膜又存在局部的粘結(jié)點。這種潤滑膜的厚度在0.1m左右，也稱為邊界膜。這時的摩擦力包括兩部分，就是剪斷表面粘著部分的剪切抗力與邊界膜分子間抗剪力之和。,51,二、摩擦的機理,摩擦的機理,粘著理論,凹凸理論,分子吸附理論,關于摩擦的機理，主要提出的有三種理論,材料2005-5.16第12周3，4節(jié),52,所有經(jīng)過機械加工的表面并非絕對平坦光滑，都有不同程度的微觀 凸起和凹入。當凹凸不平的兩個表面接觸時，一個表面的“凸峰”可能會陷入另一表面的凹抗，產(chǎn)生機械咬合。當這兩個相互接觸的表面在外力作用下發(fā)生相對運動時，相互咬合的部分被剪斷，此

18、時的 摩擦力表現(xiàn)為凸峰被剪斷時的變形阻力。,1、凹凸理論,即摩擦力是由接觸面的凹凸形狀引起的（要使接觸面互相滑動，一個表面就要順著另一個表面凹凸部分反復抬起來，或者相互壓平和擠掉。）,53,該理論對于普通表面粗糙度的表面來說，能有較好的解釋。 降低接觸表面的粗糙度，或加潤滑劑以填補表面凹抗，都可以起到減少摩擦的作用。,但是，當表面非常光滑時，摩擦力不是減少，而是顯著地增大。這一現(xiàn)象無法用凹凸理論來解釋。,54,這種理論可以解釋光滑接觸表面間摩擦力和接觸面積成正比以及與表面質(zhì)量成正比的原因。,摩擦產(chǎn)生的原因是由于接觸面分子相互吸引的結(jié)果。物體表面越光滑，實際接觸面積就越大，接觸面間的距離也就越小

19、，分子吸引力就越強，因此，滑動摩擦力也就越大。,2、分子吸附理論,55,如果固體斷面相當光滑，接合點就會多一些，兩固體的粘附作用就會明顯?；蛘呤蛊渲幸还腆w很薄(薄膜)，它和另一固體容易吻合，也可表現(xiàn)出較大的吸附力。 因此，玻璃間的粘附只有新拉制的玻璃絲才能顯示出來，用新拉制的玻璃棒就不行，因為后者接觸面積太小，又是剛性的，不可能粘住。,56,這種理論的前提條件是接觸點上的單位壓力非常大。這些點發(fā)生粘著和焊合。,摩擦過程就是粘著、剪斷與滑移交替進行的過程（摩擦力是剪斷金屬粘著所需要的剪切力。）,3、粘著理論,57,綜合這三種理論，摩擦過程中，摩擦力的主要原因是，機械的嚙合，分子間的吸引，微凸體的

20、粘著這些因素的綜合反映。 由于金屬表面的形態(tài)、組織和工作條件不同，這些原因各自所起作用的大小不同，因而表現(xiàn)出不同的摩擦效應。,58,第三節(jié) 摩擦系數(shù)及其影響因素,一、摩擦系數(shù),1、庫侖摩擦條件,不考慮接觸面粘合現(xiàn)象（即全滑動），認為摩擦符合庫侖定律， 其內(nèi)容如下： 摩擦力與作用于摩擦表面的垂直壓力成正比例，與摩擦表面的大小無關； 摩擦力與滑動速度無關； 靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。,59,T摩擦力； 摩擦切應力； n 接觸面上的正應力,數(shù)學表達式為,這個定律里庫侖先生在兩百多年前結(jié)合實驗得出的，它對一般的工程問題比較適用。但是它還有在一定的局限性。 當摩擦表面非常光滑時很小，摩擦力反而增加。這與

21、定律矛盾。 當摩擦面承受很大的壓力時，摩擦力與法向載荷不成比例關系。 靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)，有某些粘彈性材料，它的靜摩擦系數(shù)不一定大于動摩擦系數(shù)。 摩擦力的大小與接觸面積無關。 摩擦力與兩接觸面相對滑動速度無關。,由于摩擦系數(shù)為常數(shù)（由試驗確定），故稱為常摩擦系數(shù)定律。,60,2、最大摩擦力條件（完全處于粘合狀態(tài)）,這時, 極限為：,式中=0.5 Tresca條件下最大摩擦系數(shù)。 =0.577Mises條件下最大摩擦系數(shù),當接觸表面沒有相對滑動，完全處于粘合狀態(tài)時，摩擦切應力（）等于變形金屬流動時的臨界切應力K。摩擦切應力不能隨n的增大無限制地增大。,被加工金屬的接觸面將產(chǎn)生塑性流動，n=

22、Y（拉伸屈服強度） 根據(jù)屈服準則：,61,3 常摩擦力條件,Tresca,Mises,認為接觸間的摩擦應力，不隨正壓力大小而變化，摩擦力是小于其最大剪應力K的常數(shù)。,式中m為摩擦因子，是隨變形條件而變的常數(shù)，m的變化范圍為01。有時為了應用上的方便，可將常摩擦力條件寫成和庫侖摩擦力相似的形式。,材料2004-4.23第12周1-2節(jié),62,二、影響摩擦系數(shù)的主要因素,1、金屬化學成分 一般認為硬度越高，耐磨性越好。鋼的含碳量及合金元素增加，材料越硬，越小。 這主要受材料接觸面粘合性影響。例如，在同樣外界條件中，鋁與鋼接觸時的摩擦系數(shù)要大于鋼與鋼接觸時的摩擦系數(shù)。,例如：把很軟的金屬銦半球用1N

23、的壓力壓到鋼上，則必須使用1N的力才能把它們分開，而把銦球換為銅球，球就會馬上松開。,63,64,2、表面質(zhì)量 表面質(zhì)量越好，小。 一般來說，在塑性變形中，毛坯和模具表面加工的粗糙度都有限，不會出現(xiàn)由于分子吸附力增加，而使摩擦系數(shù)增加的現(xiàn)象，因此盡可能減少表面粗糙度值，來減少摩擦系數(shù)。,65,3、接觸面上單位壓力 單位正壓應力n較小時，表面分子吸附作用不明顯，可認為是常數(shù)。 隨n增加而增大，當 n達到一定程度后，趨于穩(wěn)定。,66,隨溫度T增高而增大，當T達到一定值時，又下降。 主要原因： 低溫時，隨溫度T增加，金屬表面粘附的氧化膜質(zhì)地較硬，氧化膜增厚，增大。 溫度升高時，金屬的強度降低、又下降

24、。 高溫時，隨著溫度繼續(xù)升高，氧化皮變軟或脫落，可能熔化而從固相變?yōu)橐合?，形成一層隔絕層，起到了潤滑作用，又減少。,4、變形溫度,67,5、變形速度 變形速度增加，摩擦系數(shù)下降： 干摩擦時，變形速度增加，表面凹凸部分來不及相互咬合，導致摩擦系數(shù)下降。 邊界摩擦時條件下，變形速度增加，油膜厚度增大，潤滑條件得到改善，從而使摩擦系數(shù)下降。,68,第四節(jié) 摩擦系數(shù)的測定方法,一、夾鉗軋制法,這種方法的基本原理是利用軋制時力的平衡條件來測定摩擦系數(shù)。,實驗時用鉗子夾住板材的未軋入部分，鉗子的另一端與彈簧測力儀相連，由彈簧測力儀可測得軋輥打滑時的水平力T。,69,推導過程： 軋輥打滑時水平方向上力的平衡

25、公式，對板料：,70,Pn可以由測定軋錕軋制力P求出，對軋錕：,由于,很小，,可省略,故,71,求咬角，由幾何關系知：,由于Pn、T可測得，由,即可求出摩擦系數(shù),上式第二項可以忽略，,72,夾鉗軋制法的特點： 簡單； 比較準確。 可用來測定冷、熱態(tài)下的摩擦系數(shù)。,73,1、原理：它的主要原理是依據(jù)圓環(huán)內(nèi)徑的變化隨摩擦系數(shù)而變化。 該方法是把一定尺寸的圓環(huán)試樣放在平砧上鐓粗。由于試樣接觸摩擦系數(shù)的不同，圓環(huán)內(nèi)、外徑在壓縮過程中將有不同的變化。 在任何情況下，外徑總是增大的，而內(nèi)徑隨摩擦系數(shù)而變化，或增大或縮小。,二、圓環(huán)鐓粗法,74,當=0時，圓環(huán)內(nèi)外徑都增加達到最大值。 當很小時，圓環(huán)內(nèi)外徑都

26、增加，但內(nèi)外徑擴大量逐漸減少。 當增加，并超過某一定值，內(nèi)徑開始減少，而外徑擴大。 在圓環(huán) 中就會出現(xiàn)一個以Rn為 半徑的分流面。 分流面以外的金屬向外流動； 分流面以內(nèi)的金屬向內(nèi)流動。,75,用上限法或應力分析法可求出分流面半徑Rn、摩擦系數(shù)和圓環(huán)尺寸的理論關系，繪出理論校正曲線。,76,2、實驗步驟 （1）制成規(guī)定尺寸的試樣（外徑：內(nèi)徑：高=20：10：7） （2）根據(jù)所定的摩擦條件，在平砧間多次鐓粗，每次取很小的壓下量，記錄試件高度h和內(nèi)徑di。 （3）由測出的試件高度h和內(nèi)徑di。根據(jù)理論校正曲線查出摩擦系數(shù)值。,此方特點： 簡單； 不需要測定壓力； 不需要制備許多壓頭和試件。,77,

27、第五節(jié) 金屬塑性成形用的潤滑劑,塑性成形潤滑的目的 1、降低接觸表面的摩擦力。 2、提高模具壽命。 3、提高產(chǎn)品質(zhì)量。 4、降低變形抗力。 5、提高金屬充滿模膛的能力。,潤滑是減少摩擦對塑性成形過程中不良影響的最有效措施。,78,一、塑性成形對潤滑劑的要求 1、耐壓性： 要求在高壓作用下，潤滑膜仍然吸附在接觸表面上 2、耐熱性：在高溫下不分解、不失效。 要求潤滑劑在加工時，不分解不變質(zhì)。 3、冷卻模具作用： 實際生產(chǎn)中，由于模具連續(xù)工作，模具表面溫度勢必升高。為了降低模具溫度，避免模具過熱，提高模具使用壽命，要求潤滑劑有冷卻作用。 4、無腐蝕、無毒、不污染 5、清理方便，價格低廉,79,塑性成

28、形時常用的潤滑劑,固體潤滑劑,動物油,二、塑性成形時常用的潤滑劑 兩大類：液體潤滑劑；固體潤滑劑。,液體潤滑劑,礦物油,植物油,乳液,石墨,二硫化鉬,玻璃,肥皂類,鹽類,80,礦物油主要是指機油。 特點:化學成分穩(wěn)定，但摩擦系數(shù)比動、植物油大，常常給機油加入各種添加劑制成所需要的潤滑油。（熱處理常用機油淬火） 動、植物油主要有豬油、牛油、鯨油、芝麻油、棉子油等。 特點:它們的潤滑性良好，但化學成分不穩(wěn)定，還帶有酸性腐蝕。 乳液是一種可溶性的礦物油與水均勻混合的兩相系。由礦物油、乳化劑、石蠟、肥皂和水組成。 特點:除潤滑作用外，對模具有較好的冷卻作用。,（一） 液體潤滑劑,81,塑性加工時，要根

29、據(jù)不同的加工條件，選擇不同粘度的油。一般來說，板料厚，變形程度大，加工速度低時采用粘度較大的油，反之，則采用粘度較小的油。,82,石墨：具有六方晶格系的層狀結(jié)構(gòu)，有油脂感。有良好的導熱性和熱穩(wěn)定性，基本上不受滑動速度影響，在0.050.19范圍內(nèi)，它的潤滑機理主要是由于石墨層與層之間的結(jié)合力弱，容易產(chǎn)生滑移。（同一層的原子間距1.2，層與層之間的原子間距3.35。,（二） 固體潤滑劑,石墨是C的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶格。Wc=100% 石墨本身的強度和塑性非常低。（b=20MPa；0）,83,二硫化鉬 ：吸附力強，潤滑性良好，一定的熱穩(wěn)定性。 它的潤滑機理是相鄰晶格間硫原子層結(jié)合力弱，容易產(chǎn)

30、生滑移。,84,玻璃：沒有固定的熔點，溫度增加逐漸軟化 最后熔化為液態(tài)，使下降。 優(yōu)點：玻璃的耐熱性好、化學穩(wěn)定性好，來源廣，價格低廉。 缺點：加工后，零件和模具表面上會附上一層玻璃，不易清除。 肥皂類：包括硬脂酸鈉、硬脂酸鋅及一般肥皂，常用于有色金屬的冷擠壓、拉拔等工藝，以及鋼坯皂化處理工藝。 鹽類：常用硼砂、氧化鈉等鹽類。特點：熱穩(wěn)定性好。,85,總結(jié)： 石墨：=0.05-0.19 空氣中好 二硫化鉬：=0.12-0.15 真空中好 玻璃：高溫下使用，T=450-2200，不易清除。 肥皂類：硬脂酸鈉、硬脂酸鋅、肥皂等 鹽類：硼砂、氯化鈉、碳酸鉀、磷酸鹽（高溫成形下用）,86,油性劑,極壓劑,抗磨劑,防銹劑,常用的種類,這要根據(jù)不同的工作情況來選擇添加劑。,（三）潤滑油中添加劑,添加劑：為了提高潤滑油的潤滑、耐磨、防腐等性能，常在潤滑油中加入少量的活性物質(zhì)，這種活性物質(zhì)總稱為添加劑。,87,是指天然酯、醇、脂肪等物質(zhì)。這些物質(zhì)都含有羧（COOH）類活性基?；钚曰ㄟ^與金屬表面的吸附作用，在金屬表面形成潤滑膜，起潤滑和減磨作用。,是一種含硫、磷、氯的化合物。在高溫、高壓下分解。分解后的產(chǎn)物與金屬表面起化學反應，生成低熔點、吸附性強的氯化鐵、硫化鐵薄膜。由于這些薄膜的熔點低，易熔化，且具有層狀結(jié)構(gòu)，因此在高壓力下