影响大直径不锈钢管塑性摩擦力大小的一些因素

不锈钢管在塑性变形时有一系列因素对接触面上的单位摩擦力有影响:施压工具的表面状态,被加工物体的表面状态,被加工合金的化学成分,变形温度,形变速度及加载特性。

工具的表面状态是影响接触摩擦力大小的重要因素。显然,当工具的表面质量越高,在其余条件相同的情况下,摩擦力越小。工具的表面加工影响很大,金属的滑动方位相对于加工方向不同摩擦力也不同。这个效应巴甫洛夫曾研究过,称为摩擦的各向异性。甚至当两次磨加工模具表面,且存在润滑时压力加工的横向摩擦较纵向摩擦大20%。当无润滑及工具为粗加时各向异性的影响还要显著。孔.H.塞维尔靖柯以及Jr.斯契潘斯基研究了摩擦的各向异性,当工具为粗加工时各向异性达6596。应用润滑可减少摩擦的异向性,但是润滑效果随着工具表面的不平度增加而显著减少。摩擦的各向异性对钢在20-- 800℃温度范围内,对铝在20400℃范围内随着温度的增加而减少。摩擦的各向异性引起塑性变形时物体形状的歪曲。例如圆柱体镦粗时,由于接触表面的摩擦从圆变为椭圆。

变形体接触表面的加工方式,按照E。Ⅱ,翁克索夫的意见,只是在变形开始阶段有意义。随着变形金属接触表面的进一步发展,被压平并“变成工具表面的压痕”。表面的物理化学状态对摩撩有很大影响。但是虽然进行了很多研究,这个问题还没有弄请。由AK.切尔塔夫斯基,KH.卡那等的研究工作可见,在冷变形时当试件接触表面精确加工且没有氧化皮及脏物,摩擦达到很大的数值,直到相摩擦的金属黏在一起。对某一定厚度(很小)的氧化物膜,摩擦是最小,然后,随着膜厚增大而增加。特别有害的脆性氧化物,例如,钢在热变形时,氧化皮并不增大摩擦,但可能是深入金属内部的锻件表面缺陷的形成原因。

变形合金化学成分对摩擦的影响从实验研究上暂时还没给出一致的结果。例如,按JIA.肖夫曼,对于用抛光了的平板进行 无摩擦冷镦,对钢摩擦最小,对硬铝摩擦最大,对铜的数值居于当中。根据CM.古布金的数据,对低于0.5T。。温度下的无润滑变形,摩擦力按以下顺序下降,钢和铝合金,镁合金,重有色合金,耐热有色合金。很可能,某些不同的实验数据是试件表面的物理一化学状态不一样所引起的。

变形温度是影响摩擦的最主要因素,在冷变形时摩擦最小,随着温度提高,摩擦增加,在某一温度范围内达到最大值。KH.塞维尔靖柯及E.c.伏牙契克研究了钢变形时的摩擦,确认存在一个最低值及两个最大值,第一个最大值发生的温度区间是450500℃,第二个最大值在9001050℃。出现最低值的温度范围600750℃(取决于钢的牌号),其解释为氧化皮发生了质的变化——出现了新的Fe0相,它又加剧了钢随后的氧化,而导致出现第二高峰C83。小变形程度时在高温区摩擦达第二最大值以后,出现摩擦下降,对此,EII.翁克索夫解释为由于塑性提高及流动应力降低。KH塞维尔靖柯又指出,在10001100℃由于减轻了氧化强度及在12000C左右氧化皮有润滑作用,丽使摩擦力又略有降低。cM.古布金、MB。拉茨基及MM.巴甫洛夫等人的研究指出,随着金属对工具表面的相对滑动速度的增加而摩擦力下降,即随变形速度增大而摩擦力下降。特别是在锤上压力加工较压力机上加工的摩擦小。

载荷特性也对摩擦有影响。例如,振动变形时,试件镦粗的变形力有时降低1.52倍,不均匀变形减少(鼓形减少,低倍流线比较直,显微组织均匀)。所有这些都证明摩擦力大大降低。超声加工也能减少摩擦。合理的选择润滑剂能成倍的减少摩擦。但是,特别是在高温及大变形程度,也能发现大直径不锈钢管摩擦力相对增加。对润滑剂的要求是:能形成很好黏附在工具接触表面上强的润滑膜,而在加工后又便于清除。冷变形用的现代润滑剂的配方有各种各样且很复杂。在润滑剂的成分中有矿物油,有机油,活性添加剂(油酸,硫),以及中性添加剂(石墨:白垩及滑石)及其它物质。在热加工时用重油、锯末、胶体石墨等作润滑剂。

现在,热加工时很重视应用玻璃润滑剂,这些润滑剂比石墨润滑剂能较有效的降低摩擦。它们能在工具与金属的接触面间形成绝热层,除此以外,能防止金属氧化,这将使表面质量得到改善。但是,玻璃润滑剂有很大的缺点:涂敷方法不完善且费事,弄脏锻模,难于从锻模及锻件表面清理玻璃。如前所述,对于绝大多数金属压力加工工序摩擦是有害的。因此应采取各种措施减少摩擦。其中最有效的是提高施压工具的表面加工质量及完善润滑工艺。大直径不锈钢管http://www.gbt14976.com

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