1、第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑,4. 1 概述 4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理 4. 4 摩擦系数及其影响因素 4. 5 测定摩擦系数的方法 4. 6 塑性加工的工艺润滑,4.1 概述,金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用，工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中，须加以润滑。 润滑技术的开发能促进金属塑性加工的发展。随着压力加工新技术新材料新工艺
2、的出现，必将要求人们解决新的润滑问题。,4.2 金属塑性加工时摩擦 的特点及作用,塑性成形时摩擦的特点 在高压下产生的摩擦 较高温度下的摩擦 摩擦副（金属与工具）的性质相差大 在接触面上各点的摩擦也不一样,外摩擦在压力加工中的作用,摩擦的不利方面 改变物体应力状态，使变形力和能耗增加 引起工件变形与应力分布不均匀 恶化工件表面质量，加速模具磨损，降低工具寿命 摩擦的利用例如，用增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦，强化工艺，减少起皱和撕裂等造成的废品。,4.3 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,塑性
3、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加工过程，此定律较适用。,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
4、位摩擦力（ ）等于变形金属流动时的临界切应力k，即：= k 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：=mk 式中，m为摩擦因子,4.4 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. 接触面上的单位压力4 .变形温度5.变形速度6 .润滑剂,图4-6 正压力对摩擦系数的影响,4.5 测定摩擦系数的方法,夹钳轧制法 楔形件压缩法 塑性加工常用摩擦系数 圆环镦粗法,4.6 塑性加工的工艺润滑,工艺润滑的
5、目的及润滑机理润滑的目的 减少工模具磨损，延长工具使用寿命 提高制品质量 降低金属变形时的能耗润滑机理 流体力学原理 吸附机制,润滑剂的选择,1塑性成形中对润滑剂的要求 在选择及配制润滑剂时，必符合下列要求： （1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态； （2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不分解，不变质； （3）润滑剂有冷却模具的作用； （4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用； （5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境； （6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。,2常用的润滑剂 液体润滑剂包括矿物油、动植物油、乳液等 固体润滑剂，包括石墨、二硫化钼、肥皂等 液-固型润滑剂 熔体润滑剂,润滑剂中的添加剂,润滑油中的添加剂，一般应易溶于机油，热稳定性要好，且应具有良好的物理化学性能，常用的添加剂有油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂等。,润滑方法的改进,1流体润滑 2表面处理 （1）表面磷化处理 （2）表面氧化处理 （3）表面镀层,
