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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
§ 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的出现,必将要求人们解决新的润滑问题。
§ 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。
§ 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

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。

当接触表面没有相对滑动,完全处于粘合状
态时,单位摩擦力( )等于变形金属流动
时的临界切应力k,即:
= k

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:
=m·k 式中,m为摩擦因子
§ 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

3. 接触面上的单位压力
4 .变形温度

6 .润滑剂













0
200
600
1000
1400
1800
2200
N/mm2
摩擦系数μ

图4-6 正压力对摩擦系数的影响