摩擦与润滑2011-9.pptVIP

第九章 挤压成形中的摩擦与润滑 挤压是一种少无切屑的金属塑性加工工艺。它是将金属坯 料放在模腔内，在强大的压力作用下，将金属坯料从模腔中 挤出，从而获得具有一定形状、尺寸以及具有一定力学性能 的挤压件。 挤压按照成形时坯料温度的不同可以分为：冷挤压、热挤 压、温挤压。 按坯料的种类分为：有色金属挤压和黑色金属挤压。 按被挤压金属的流动方式分为：正挤压、反挤压、复合挤 压和减径挤压。 挤压新技术有：静液挤压、等温挤压和高速挤压等。 9.1 挤压工艺中的摩擦分析 一、摩擦对金属流动的影响 挤压时，金属在挤压简中的流动特性，对所需挤 压力和制品质量有很大的影响。在一般情况下，整 个挤压坯料体积可以分为三个区：Ⅰ-弹性变形区， Ⅱ-塑性变形区， Ⅲ-滞留区。各区的位置和大小取 决于变形金属的性质质、金属与挤压模具之间的摩 擦力、延伸系数、金属温度的不均匀性和挤压模入 口锥度等许多因素。其中最主要的因素之一．就是 坯料侧表面和挤压筒壁之间的摩擦。 图9-1 挤压时金属变形区 根据不同条件下挤压各种材料和制品的金属流动 特性，可将金属在挤压过程中的流动情况划分为如 下图所示的四种基本流动类型。 (a)型流动是最理想的情况，是金属侧表面与挤压 简之间完全没有摩擦的情况下挤压时形成的金属流 动状态。当挤压简壁与被挤压金属之间存在任何摩 擦时，都会导致金属流动特性偏离理想的(a)型流 动，而转变为(b)、(c)、(d)型流动。出现哪一类型 的流动是由摩擦程度决定的，摩擦力越大，距离理 想的(a)型流动就越远。 图9-2 挤压时金属在挤压筒中的流动类型 二、摩擦对挤压力的影响 有摩擦存在时，总挤压力是各个挤压力分量的合 力，即：F=Fs+ Ft +Fd +Fz 上式中右边除第一项外，其他三项均与挤压时的 摩擦状态有关。凡是影响挤压时摩擦状态的因素， 都会影响这些项的数值。 三、挤压时的摩擦系数 在正常挤压的过程中，金属与挤压筒壁、模具压 缩锥面和定径带之间为相对滑动。根据，摩擦理 论，在这些相对滑动面上，大多数情况下是满足中 高接触压力下的混合摩擦理论。此时，可近似认为 各自的摩擦系数为常数。随着变形条件的变化，摩 擦系数也会发生变化。 一般而言，摩擦系数与变形金属的表面状态、金 属的化学成分和性质、模具的表面状态和性质、变 形压力、温度和速度、变形程度以及表面膜和润滑 状态等因素有关。 此外，在挤压过程中，变形区的几何参数也会对 摩擦系数产生很大影响；在挤压异型材时，模孔形 状复杂，一套模具上的模孔数目越多，金属塑性变 形时的摩擦力就越大。 四、摩擦对挤压件质量的影响 挤压过程中，影响挤压件质量的因素很多，但主 要因素之一是挤压时金属与挤压筒壁之间的摩擦以 及金属与模具之间的摩擦。摩擦主要的影响有： 1、使挤压件力学性能不均匀 2、使挤压件产生缩尾 3、使挤压件产生表面裂纹 4、对挤压件形状的影响 5、在挤压工艺中的有益作用 9.2 挤压工艺中的润滑 一、 润滑剂在挤压工艺中的作用 作用有： 减少裂纹的产生；降低摩擦系数和挤压力；扩大 挤压坯料的长度；改善挤压过程中金属流动的性 质，减少不均匀性；防止金属与模具的粘着；减小 制品中的挤压应力等。同时，它还起到的保温或绝 热的作用，以改善工模具的工作条件，提高挤压速 度，减小模具的磨损，延长模具使用寿命，降低力 能消耗，提高挤压制品的成品率和表面质量等。 二、工艺润滑的部位 1、挤压模具 一般情况下都必须进行润滑，但模具定径带上过 度的润滑也会使挤压制品的表面粗糙度增大，因而 在挤压某些对表面要求光洁的制品时，应该限制使 用润滑。 2、挤压筒壁 应根据它们的相对运动情况来确定。有相对运动 时，应该进行润滑；若无相对运动，可以不考虑润 滑。 3、空心材的芯棒 在空心型材的挤压过程中，若是用穿孔挤压或是 带芯棒的挤压方式生产管材时，对芯棒部位的润滑 可以大大改善芯棒的工作条件，降低穿孔力，有利 于挤压过程的正常进行。 但在用桥式模、舌形模等类型的分流组合模挤压 空心制品时，由于金属流体必须在焊合腔中重新焊 合，所以不能使用润滑剂，以免润滑剂污染焊合部 位，使焊合质量降低，产生废品。 三、挤压工艺润滑剂 根据挤压工艺润滑的特点，润滑剂一次性使用， 不能补给。为了满足不同挤压润滑工艺的需要，应 根据挤压温度和金属材质合理确定工艺润滑剂的类 型。 除满足润滑剂的一般要求外，还需考虑以下几个 方面： 1、良好的粘附性和高温流动性，能够牢固地粘附 在金属表面，随金属一起变形；