Контактное трение при пластическом деформировании

В процессе пластического деформирования между деформируемой заготовкой и инструментов всегда возникают силы контактного трения, поскольку деформируемый металл скользит относительно инструмента. Эти силы трения существенно влияют на процесс пластического деформирования, так как приводят к неоднородности деформации или усиливают ее. Объясняется это тем, что силы трения вызывают касательные напряжения в поверхностных слоях заготовки, направленные против скольжения металла по инструменту. Касательные напряжения, распространяясь в глубину деформируемого тела, уменьшаются по величине, создают зоны затрудненной деформации и нарушают ее однородность.

Контактное трение чаще играет отрицательную роль в процессе пластического деформирования, так как преодолевается внешней нагрузкой, увеличивая иногда необходимое деформирующее усилие в несколько раз. При этом трение снижает стойкость деформирующего инструмента.

Трение при пластическом деформировании существенно отличается от трения скольжения в узлах механизмов; значения коэффициентов трения, найденные в условиях трения в деталях машин, не пригодны для определения сил контактного трения при пластическом деформировании. При пластическом деформировании на контактную поверхность непрерывно поступают из глубины деформируемого тела новые частицы металла, поскольку высокое контактное давление и смятие металла заготовки по форме поверхности инструмента обуславливает значительные силы молекулярного сцепления между ними. ( в то время как в кинематических парах происходит приработка трущихся поверхностей с механическим отделением продуктов износа). Поэтому, закон Амонтона – Кулона (Т=f ∙ N), приближенно определяющий характер трения даже в кинематических парах, еще в меньшей степени пригоден для определения сил трения при пластическом деформировании.

Однако из-за сложности механизма пластического трения при анализе процессов пластического деформирования часто законом Амонтона – Кулона приходится пользоваться, принимая экспериментально найденные величины коэффициента трения.

На величину коэффициента трения при пластическом деформировании влияют многие факторы. Основной фактор – состояние поверхности деформирующего инструмента: чем меньше шероховатость поверхности, тем меньшую величину (при прочих равных условиях) имеет коэффициент трения. Влияние состояния поверхности инструмента можно наглядно видеть при осадке цилиндрической заготовки между плитами с однонаправлено обработанными поверхностями: в этом случае цилиндрическая заготовка приобретает заметную эллипсность. В тоже время считают, что шероховатость контактной поверхности деформируемой заготовки имеет значение только в начальный момент деформирования.

Наличие пленки окислов на поверхности заготовки при ее малой определенной толщине может уменьшать коэффициент трения, но при увеличении толщины пленки коэффициент трения увеличивается.

Коэффициент контактного трения уменьшается с увеличением скорости скольжения металла по поверхности инструмента, т.е. с увеличением скорости деформирования. При высокоскоростном деформировании   уменьшение сил трения может быть значительным.

Силы трения уменьшаются и при пульсирующем приложении нагрузки.

Самый эффективный и практически используемый фактор, уменьшающий силы трения при пластическом деформировании – наличие смазки на контактирующих поверхностях инструмента и заготовки. В качестве смазок при холодном и горячем деформировании используют жидкие масла и твердые материалы (например, дисульфид молибдена); суспензии (например, графит с машинным маслом); применяют фосфатные и оксидированные покрытия, покрытия и прокладки из пластичных металлов. Применение смазок при горячем деформировании может уменьшать коэффициент трения на 15-25% до 0,3 - 0,4; при холодном деформировании со смазкой коэффициент трения может быть в пределах 0,06 - 0,12.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: