轧制过程中的摩擦

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1、12’轧制过程中的摩擦12’.1基本概念摩擦：金属塑性成形时，在金属和成形工具的接触面之间产生阻碍金属流动或滑动的界面阻力。作用：加工载荷；咬入能力；工件变形形状、尺寸精度、表面质量和工具磨损；工件内部的组织、性能分布。112’.2轧制时摩擦机理微观考察工件工具界面1-硬相；2、6-基体；3-吸附膜；4-反应膜；5-表面层摩擦机理:工具和工件的微观表面凸凹不平（1）轧件轧辊的表面并非绝对光滑，而是有许多小的峰谷；（2）由于变形热或热加工使接触表面温度上升，会使局部熔化和焊接；（3）很少有纯的金属界面，一般它们为反应层所覆盖

2、；（4）许多情况下，有润滑剂存在。212’.3金属塑性成形时摩擦的特点塑性加工过程中影响摩擦的因素-变形热；-接触表面上原子的相互作用；-润滑时，润滑剂的粘度、膜厚及其化学性质的作用；-塑性加工条件：变形压力、温度、速度、材质、表面状态。3摩擦的特点1）是在高压力下产生的摩擦。金属所受的单位压力，热变形时100～150MPa，冷变形时500～2500MPa，接触面上承受的单位压力愈高，润滑就愈困难。2）塑性成形时，摩擦情况是不断变化的。接触面上金属各点的位移情况也不同，有滑动的，有粘着的。由于金属的变形而不断产生新的接触表

3、面，工具在加工过程中不断受到磨损3）很多塑性成形是在高温下进行的，金属的组织和性能不断发生变化，表面状态也在变化。钢的热轧：开轧1200℃至终轧900℃，奥氏体发生再结晶、晶粒长大轧制变形区I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区4摩擦对金属成形时的影响：1)改变金属所处的应力状态，使变形力增加，能耗增多。热轧薄板时可使载荷增加20％甚至１倍以上。2)引起工件变形不均匀金属塑性成形时，因接触表面摩擦的作用而使金属质点流动受到阻碍，使工件各部分变形的发生，发展极不均匀。3)金属的粘结。表层金属质点或氧化物从变形工件上

4、转移到轧辊表面，产生轧辊表面粘结金属的现象4)轧辊磨损板带轧制时，常使辊形和辊面受到破坏，而影响板形和板表面质量。型钢轧制时，常使孔型局部磨损而影响型材形状尺寸精度。512’.4接触摩擦理论四种摩擦状态：干摩擦在轧辊与轧件两洁净的表面之间，不存在其他物质。这种摩擦方式在轧制过程中不可能出现，但在真空条件下，表面进行适当处理后，在实验室条件下，一定程度上可以再现这种干摩擦过程。边界摩擦在接触表面内，存在一层厚度为百分之一微米数量级的薄油膜。其特性是可以承受高的载荷，同时对各层间剪切抵抗不大。在边界润滑条件下，摩擦系数很小，就

5、是因为各层之间剪切抗力很小。6液体摩擦在轧件与轧辊之间存在较厚的润滑层（油膜），接触表面不再直接接触。例如在高速冷轧润滑情况下，属此类润滑。混合摩擦（半干摩擦和半液体摩擦）。半干摩擦是干摩擦与边界摩擦的混合，部分区域存在粘性介质薄膜，这是在润滑表面之间，润滑剂很少的情况下出现的。半液体摩擦为液体摩擦与干摩擦或者与边界摩擦的混合。在这种情况下，接触物体之间有一个润滑层，但没有把接触表面之间完全分隔开来。在进行滑动时，在个别点上由于表面凹凸不平处相啮合，即出现了边界摩擦区或干摩擦区。在工艺润滑的冷轧变形区中常出现712’.5接

6、触剪应力沿变形接触区的分布摩擦规律采利科夫根据之值的大小，将轧制摩擦分为4种：p59（1）当时：1）靠近出口、入口处为滑动区，该区服从干摩擦定律；2）当单位摩擦力因为单位压力p的升高而达到K，即出现了粘着区。p32,p633）在粘着区中部中性点附近，出现塑性变形停滞区，该区域内没有塑性变形发生，摩擦力近似按直线规律变化。8（2）当时：1）靠近出口、入口处为滑动区，该区服从干摩擦定律；2）由于接触弧长度不足以使得单位摩擦力达到K，因此单位摩擦力常数区域消失，塑性变形在滑动区就开始发生。塑性变形在停滞区内停止，摩擦力近似按直

7、线规律变化。摩擦力沿接触弧呈三角形.9（3）当时：粘着发生在整个变形区，金属沿接触弧滑动的趋势非常小，摩擦力可用近似停滞区的三角形分布表示.10（4）当时：金属沿接触弧滑动的趋势更小,摩擦力可用近似停滞区的三角形分布表示.11在实际轧制过程中，变形区内各点的摩擦力方向a)轧辊接触区投影;b)中性面上的摩擦力分布变形区内摩擦力的分布1212’.6确定轧制时摩擦系数的方法决定摩擦系数的因素：表面接触状态和接触条件；润滑本身的特征。三种类型的摩擦系数：咬入时的摩擦系数轧辊沿整个接触表面打滑时的摩擦系数稳态轧制时的摩擦系数。131

8、)热轧时的摩擦系数的确定咬入时的摩擦系数：通过用实验方法测定极限咬入角来确定的。14艾克隆德研究了热轧低碳钢（0.15%C）咬入时的摩擦系数：μe=k(1.05-0.0005t)（不低于７００℃）对于冷硬光滑表面铸铁辊k=0.8；对于钢轧辊，k=1.0，t为轧件温度℃。斯米尔诺夫式：考虑因素：轧件温度，