金属压力加工工艺接触摩擦研究

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1、金属压力加工工艺接触摩擦研究摘要：随着国经济的发展，我国工业通过不断引进新技术和新工艺，加之自身的自主创新，在工业技术方面取得了较大程度上的发展。金属加工是工业技术屮的重要内容，本文主要针对金属压力加工工艺中的接触摩擦进行研究与分析。关键词：金屈加工工艺；摩擦系数；金屈压力对于金属压力加工而言，纵观其整个加工过程，模具与变形金属之间的相对运动是主要的表现形式，同时，模具也会与金属表面发生一定程度上的摩擦，我们将这种摩擦称为做接触摩擦，也叫做外摩擦。对于接触摩擦而言，它能够对所加工产品的质量造成较大程度上的

2、彩响。因为如果在加工过程屮没冇处理好摩擦与润滑之间的关系，那么所加工出来的产品将是不符合实际要求的，情况更甚，压力加工过程难以继续。针对这一情况，我们对金属压力加工工艺接触摩擦问题进行研究与分析，对实际技术工艺的改进具有重要的现实意义。1.金属压力加工接触摩擦特点分析%1一般情况下，在金屈压力摩擦加工的过程屮，变形的金屈表而与模具发生摩擦时正处于一个塑性流动的状态，我们乂将这一类型的摩擦称作为塑性摩擦。对于模具而言，其表面由于是微凸体，所以具有一定的粗糙度，因此，变形的金属与之发生摩擦的过程中就会出现一定

3、量较为细小的深沟。%1变形金屈的表面存在着一定的氧化膜，在摩擦时，这种氧化膜就会出现一定程度上的破坏，进而出现新的金屈组织。随着加工过程屮不断频繁的摩擦，摩擦接触表面积也逐渐扩大，因此，金属压力加工过程就显示出了分子性的粘附力。除此之外，对于犁性摩擦而言，i般情况下在其接触的表面之上会存在着较大的作用力，正是曲于这一作用力的存在，使得变形的金属往往会到屈服极限。i般情况下，在热态状态Z下，进行相应的金属压力加工，其接触表面的平均压力大致在5-50公斤/毫米2的范围Z内；而如果处丁冷态状态Z下，接触表而的平

4、均压力将会有较大程度上的提高，大致在20-200公斤/毫米彳的范围之内，相比于一般的机械轴承压力，这种压力明显要高很多。%1除此之外，对于一些典型的压力加工工艺而言，在发生变形的过程中，其接触表面上的相对滑动速度以及行程都相对较小。当变形金属处于热态加工的状态Z时，高温对于变形金屈的摩擦具冇决定性的影响，但是这种影响并不作用于变形金属本身，它是通过另外一种形式对变形金属造成影响，即在金属接触表面产生一定的氧化物，从而对金属木身造成间接性的影响。在这种情况之下，接触表面所生成的氧化物与其他的物质发生一定程度

5、上的结合，进而生成出所谓的第三物质，在第三物质的影响Z卜，金属不但不会对摩擦阻力造成一定程度的增加,反而为金屈变形创造了冇利的条件。然而在常温变形的状况Z下，这种第三物质就会增大摩擦阻力，因此在常温状况下就必须在模具与变型金属之间添加一定的润滑剂，起到减少摩擦力的作用。通过以上特点分析，我们明显可以发现金属压力加工过程当中，随着压力变型抗能的增大，力能消耗也越來越大，同时，加工工具的磨损损耗也将随Z提高,间接的捉高了企业加工成本，金屈在压力变形过程屮，产生的不均匀变形将导致产品性能的低下，同时也降低了产品

6、的成品率。因此，对金属压力加工过程摩擦的研究是既符合当前现实状况，又能实际提高工艺水平。1.金属压力加工中摩擦系数的模型建立当变形金属所受的压应力不大或变形金属的变形抗力较大吋,将产生滑动摩擦；当静水压应力增加，或变形金属的变形抗力较小吋，被压入凹谷的金属体积增加，其发生塑性变形所需的功率超过在界面处发生剪切变形所需功率时，变形金屈将在工具表而的凹凸界而产生剪切流动，即产生粘着摩擦。就上述现象，我们认为发生摩擦而引起的静水压力为：(1)其中，o■为静水压力，0为摩擦应力，T为加工金属的表而张力，L为压力加

7、工与接触面的长度，h为粗糙度，压力加工凹坑顶角为a,F为压力加工工程的变形程度。根据上述公式摩擦是受到粗糙度、变形程度和静水压力之间的影响。所以，我们可以把压力加工过程中的摩擦系数模型构建基于这三个系数值而建立。2.金属压力加工过程的摩擦系数与应用本文通过研究铝金属在压加工过程中，摩擦对工艺性能的影响。根据上述公式，在计算过程屮，顶角Q为实际经验所得，一般取值为150。。根据实际加工情况,本文对轧制过程的摩擦进行了计算，假定轧车昆直径为d,轧制前厚度为II,轧制后厚度为h,我们可对公式修止为：根据上述修止

8、公式，我们分别对表面粗糙度取0.002mm,0.004mm,0.006mm进行实验，实验当屮轧馄直径用的是d二350mm,而铝的相关参数从手册屮查得，T=l.12N/m,经过实验设计,我们设计将轧制前厚度为H=10mm,轧制后厚度为h=3mmo通过实验，结果如表1：表1摩擦应力与静水压力关系粗糙度(mm)摩擦应力(MPa)静水压力(Mpa)0.0025810.002101160.002151330.002171560.0015