塑性成形表面微凸体平坦化行为研究.pdf

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1、2013年2月润滑与密封Feb．2013第38卷第2期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．38No．2DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．02．003塑性成形表面微凸体平坦化行为研究胡兆稳刘煜王伟刘小君(合肥工业大学摩擦学研究所安徽合肥230009)摘要：在金属塑性成形中，工件表面微凸体的平坦化对产品表面质量、工件一模具接触界面的摩擦和润滑有重要影响。为了研究拉延成形过程中工件表面微凸体的平坦化行为，建立模具与工件粗糙表面接触的有限元模型，分析了接触压力

2、、基体塑性应变、界面摩擦和微凸体角度等因素对微凸体平坦化的影响。结果表明，界面滑动摩擦有利于微凸体平坦化，但其促进效应无法与基体塑性应变和接触压力相比；微凸体平坦化阻力随着其角度的增加而增加，但增加趋势逐渐减缓，特别是微凸体角度大于10。时。关键词：微凸体平坦化；拉延；真实接触面积；塑性成形中图分类号：THI17．1文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)2—009—5InvestigationofSurfaceAsperityFlatteninginMetalFormingHUZhao

3、wenLiuKunWangWeiLiuXiaojun(InstituteofTribology，HefeiUniversityofTechnology，HefeiAnhui230009，China)Abstract：Asperityflatteningplaysanimportantroleinthesurfacequalityofproductsandthecontroloftool—workpieceinterfacialfrictionandlubricationinmetalforming．I

4、nordertoinvestigatetheflatteningbehaviorsofworkpiecesurfaceas—perities，afiniteelementmodelforroughsurfacecontactbetweentoolandworkpieceindrawingprocesswasdeveloped．Theeffectsofthecontactpressure，bulkplasticstrain，interfacialfrictionandasperityangleonthe

5、asperityflatteningwereana-lyzed．Theresultsshowthatinterfacialslidingfrictioncontributestotheasperityflattening，butitscontributiontoasperityflatteningisnotcomparabletothatofbulkplasticstrainaswellascontactpressure．Theresistanceofasperitytoflatteningisinc

6、reasedwithincreasingasperityangle，buttheincreasingrateisdecreasedgradually，especiallyforasperityanglesgreaterthan10。．Keywords：asperityflattening；drawing；realcontactarea；plasticforming微凸体平坦化是接触表面微凸体之间相互作用的不同于一般机械系统中的接触，在金属塑性成形结果。微凸体平坦化后形成的真实接触面积的大小和过程中，工

7、件与模具接触的最大特点是，作为接触副分布，强烈影响接触表面的润滑、密封、传热和导电之一的工件经历塑形变形，工件表面微凸体的平坦化等性能u，因此需要研究不同接触条件下表面微凸发生在塑性基体上。研究表明，工件整体塑性应体的平坦化机制，以利用并控制微凸体平坦化行为，变大大降低了微凸体平坦化阻力，使得真实接触面积改善表面性能。在一般的机械系统中，接触压力、接显著增加，但这些研究工作主要关注静态接触条件下触副的表面形貌和表面相对硬度等都会影响微凸体平微凸体平坦化行为。目前，对滑动接触状态下微凸体坦化“；如果接触

8、界面还存在相对滑动，Baoden和平坦化机制的研究还较少。在拉延、轧制等塑性成形Tabor认为，接触界面上微小的切向力(滑动摩擦应中，工件和模具间存在着较大的相对滑动。较高的接力)，也会引起接触结点的生长，导致真实接触积微触压力和较大的接触界面相对滑动容易导致润滑膜或尺度扩展，持续增加切向力，真实接触面积也随着增边界膜失效，引起工件表面形貌较大变，这将严加，直到切向应力达到接触结点的剪切强度，接触界重影响产品的表面质量。为此，必须探讨滑动接面便出现宏观滑