摩擦与润滑整理7-12范文.pdf
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1、7.1 工艺润滑的目的是什么? 工艺润滑主要目的: (1) 降低金属变形时的能量消耗; (2)提高制品质量; (3)减少工模具磨损,延长工具使用寿命 7.2 影响边界润滑膜性能的因素及如何影响? (1) 温度的影响:超过这个温度范围, 边界膜将发生失向、 散乱、解吸或熔化; (2)滑动速度的影响:变形方式不同滑动速度不同,其主要在于改变边界膜剪 切阻力、摩擦温度对边界膜形成与作用的影响以及润滑过程中引起流体动压润滑 效应的大小; (3) 面压的影响:主要表现在改变润滑剂的性质以及使边界膜破裂的程度不同。 7.3 对工艺润滑剂的要求如何? (1)对工具与变形金属表面有较强的吸附能力,以保证形成强
2、度较大,而且较 完整的润滑油膜; (2)有适当的粘度,既保证润滑层有一定的厚度,有较小的流动剪切应力,又 能获得较光洁的制品表面; (3) 对工具以及变形金属有一定的化学稳定性,以免腐蚀工具与金属制品表面, (4)有适当的闪点及着火点,避免在压力加工过程中过快地挥发或烧掉、丧失 润滑能力,同时也为保证安全生产; (5)燃烧后的残物要少,保证制品不出现各种斑迹,避免脏化制品表面; (6)润滑剂本身或生成物 ( 烟、尘或气体 ) 不应对人体有害; (7)冷却性好,以利于对工模具起到冷却、调节与控制的作用,提高工模具的 使用寿命以及产品质量; (8)成本低廉,资源丰富。 7.4 工艺润滑剂的种类有哪
3、些? 在金属压力加工中使用的润滑剂,按其形态可以分为液体润滑剂、固体润滑剂、 液-固润滑剂、润滑脂以及熔体润滑剂。其中,液体润滑剂使用最广,通常又可 分为纯粹型油和水溶型两类。 7.5 何谓粘度和粘度指数,常用的粘度指标有哪些? 粘度是衡量润滑油流动阻力的参数,是润滑油脂最重要的参数之一。最常用的粘度指标有两 种: (1)动力粘度 (绝对粘度 ):液体层以一定速度彼此作相对位移时产生的阻力 dh du AF; (2)运动粘度:动力粘度与其密度之比 。 除动力粘度及运动粘度外,常用的还有条件粘度, 如思氏度 ( E), 其测定温度为20、 50、 500。 +7.6 工艺润滑剂添加剂的种类及各自
4、作用 所谓添加剂就是指强加到润滑油中而能改进润滑剂某种性能,以达到某种使用目的的物质常 用到的添加剂有以下几种: (1)油性剂与极压剂: 油性添加剂是由极性非常强的物质组成;能形成耐压、耐温能力较强的润滑油膜, 表现出较好的润滑油性能;如动物油脂等。极压添加剂能分解出活性元素与金属表 面起化学反应, 生成一层低剪切强度的金属化合物膜;由于这种膜具有极高的耐压、 耐温能力,从而表现出很好的防粘降磨及减少工具磨损的性能;如含硫、氯的有机 化合物等。 (2)抗氧化剂: 润滑油在使用过程中不断与空气接触会发生连锁性氧化反应。该剂能使连锁反应中 断,减缓润滑油的氧化速度,增加化学稳定,延长其使用期限。常
5、用的有芳香胺及 双酚等。这些物质本身极易氧化,从而保护了润滑油不被氧化。 (3)乳化剂: 使润滑油与水等介质能形成均匀乳状液的物质。加工中大量使用的冷却-润滑乳液都 属于水包油型。常用的乳化剂有脂肪酸盐、胺盐等。 (4)消泡剂: 润滑油或乳液在加工中循环使用时,由于急剧运动并与空气接触,易于起泡。严重 时会导致循环系统内因气穴作用而使流量降低,甚至出现供液中断等操作上的故障。 常用的油消泡剂有硅素油,如二甲基硅油等。 上述各种添加剂,除了为保证各自作用而应具有的特性外,与润滑基油一样,还需满足一些 共同要求, 如优良的耐压性;保正获得光洁制品表面;稳定性好;退火时在制品表面不留残 物;不产生污
6、染腐蚀斑迹;对人体无害以及价格低廉等。 +7.7 润滑油的性能指标 (1) 一般物理指标密度; 针入度: 室温下用159g 的标准圆锥体压入润滑脂的试样, 5s 后压入的深度;滴点:润滑脂在规定的条件下加热,润滑脂随温度升高而变软,从脂 杯中滴下第一滴的温度称为滴点;闪点和着火点: 润滑油被加热至某一温度,用火苗引点, 能发生闪火而燃挠,但随即又熄灭, 则此时的温度称为闪火点或简称闪点。当油温继续升高 至另一温度, 所产生的油气能维持燃烧,此时的温度则称为着火点(引火点 ); 倾点和凝点: 油品在标准规定的条件下冷却时,能够继续流动的最低温度称为倾点。油品在规定的试验条 件下冷却到液面不移动时
7、的最高温度,称为凝点水分、沉淀物和机械杂质 (2)粘度,见问题7.5 (3)一般的化学性能指标酸值: 酸值是用以衡量润滑油中酸含量的指标,采用中和一 克润滑油内的酸所需要的氢氧化钾毫克数来表示;碱值: 用以评定游离碱的含量,用相当 于为中和含1 克润滑剂的所有碱性化合物所消耗的盐酸数量的氢氧化钾毫克数来表示;碘 值:可表示油脂中高级脂肪酸的不饱和程度,描述干化能力的强弱;皂化值:皂化值用以 测定动植物油中脂肪酸的含量,通常也以皂化一克油样所需的氢氧化钾毫克数来表示;使 用后的残炭和使用后的灰分:要求要低; 蒸发度: 表示在给定的压力和温度条件下的蒸发 程度和速度,必须对润滑油和液压液的蒸发度进
8、行控制 (4)氧化指标抗污染性;耐热稳定性;抗氧化稳定性 (5)乳化剂的化学稳定性乳化性和破乳化性;抗泡沫性 (1) (2)为物理指标,(3) (4) (5)为化学指标。 其中闪点和着火点、 倾点和凝点、 粘度酸碱值、 皂化值、 蒸发度比较重要 8.1 举例分析摩擦在板料成形中的作用。 (1)冲裁过程中的摩擦: 凸、凹模端面与坯料间的摩擦 凸、凹模之间有间隙,凸、凹模端面与坯料之间存在相对滑动,产生摩 擦力。摩擦力的方向则取决于坯料的塑性流动方向。影响局部塑性流动方向 的因素很多,但主要的是间隙和是否有压边和顶件装置。 凸、凹模侧壁与坯料间的摩擦 影响冲裁力的大小:a.减小刃侧摩擦力相当于减小
9、作用于刃侧板的拉应力,因 而可推迟裂纹的出现, 并使塌角减小和光亮带增大; b. 模具端面的摩擦力如 果方向向内(指向刃尖) 就能增大剪切区的压应力, 对延后裂纹的出现和改 变裂纹的走向都有利; c. 作用在模刃侧面与端面上的摩擦力都是造成刃磨损 的主要原因,应采用有效的润滑剂使之减小。 坯料断裂后余料与工件间的摩擦 冲裁间隙小时,摩擦力大,凸、凹模刃容易遭到擦伤与磨损。 脱料与推件过程中的摩擦 推件和卸料摩擦力对冲裁力和工件质量没有很大的影响,但对模具刃口 的磨损影响却较大,原因: 1)坯料断面为加工硬化后的粗糙表面; 2)相对运动 速度较高; 3)有热效应,易粘附; 4)润滑油的带入有困难
10、。润滑困难,多 为边界润滑状态。 工件侧壁与凹模直腔之间的摩擦。 (2)板料弯曲成形工艺中的摩擦: 凸模与板料间的摩擦力 三点弯曲过程中可以忽略, 校正过程中可使板厚减薄, 减小零件回弹角。 凹模支点与板料间的摩擦力 弯曲件表面出现擦伤出现冲击线。 (3)板料拉深成形工艺中的摩擦 拉深过程中, 如压边力过大, 突缘坯料移动时, 压边圈和凹模端面间摩 擦力增加,使危险断面提前破裂, 降低模具寿命和容易划伤工件表面;若压 边力过小,则不能将板料压住,板料易出现皱褶。 8.2 拉深过程中哪些部位容易产生皱折,为什么? 拉深过程中,如压边力过小,不能将板料压住,突缘区域坯料易出现皱折。 8.3 拉深过
11、程中选择润滑剂的主要依据是什么? (1)能形成一层坚固的润滑薄膜,能够承受很大的压力; (2)有良好的附着性,形成均匀分布的润滑层,并且有小的摩擦系数; (3)容易从工件表面清除; (4)不损坏模具及工件表面的力学及化学性能; (5)化学性能稳定,并对人体无害; (6)资源充分价格低廉。. 9.1 分析说明摩擦如何影响挤压制品的表面质量。 挤压时,由于挤压筒与模具之间的摩擦阻碍,使得内层金属流动比外层快使坯料 外层产生附加拉应力, 越靠近模孔处附件拉应力越大, 当附加拉应力与基本应力 叠加使得工作应力达到实际断裂强度是便会在产品表面产生向内扩展的裂纹,随 着挤压过程的持续,挤压制品表面出现周期
12、性裂纹。 9.2 挤压工艺润滑的特点? 一、 润滑剂在挤压工艺中的作用 减少裂纹的产生; 降低摩擦系数和挤压力; 扩大挤压坯料的长度; 改善挤压 过程中金属流动的性质, 减少不均匀性; 防止金属与模具的粘着; 减小制品中的 挤压应力等。同时,它还起到的保温或绝热的作用,以改善工模具的工作条件, 提高挤压速度,减小模具的磨损,延长模具使用寿命,降低力能消耗,提高挤压 制品的成品率和表面质量等。 二、工艺润滑的部位 (1) 、挤压模具一般情况下都必须进行润滑,但模具定径带上过度的润滑也 会使挤压制品的表面粗糙度增大,因而在挤压某些对表面要求光洁的制品时,应 该限制使用润滑。 (2) 、挤压筒壁应根
13、据它们的相对运动情况来确定。有相对运动时,应该进 行润滑;若无相对运动,可以不考虑润滑。 (3) 、空心材的芯棒在空心型材的挤压过程中,若是用穿孔挤压或是带芯棒 的挤压方式生产管材时, 对芯棒部位的润滑可以大大改善芯棒的工作条件,降低 穿孔力,有利于挤压过程的正常进行。 但在用桥式模、 舌形模等类型的分流组合模挤压空心制品时,由于金属流体 必须在焊合腔中重新焊合, 所以不能使用润滑剂, 以免润滑剂污染焊合部位, 使 焊合质量降低,产生废品。 +9.3 挤压过程中摩擦对金属流动的影响? -弹性变形区; -塑性变形区; -滞留区。 各区的位置和大小取决于变形金属的性质质、 金属与挤压模具之间的摩擦
14、力、延伸系数、 金 属温度的不均匀性和挤压模入口锥度等许多 因素。其中最主要的因素之一 就是坯料侧表 面和挤压筒壁之间的摩擦。 (a)最理想的情况,无摩擦,金属流动均匀变形均匀; (b)润滑挤压,变形区集中在模孔,不产生中心缩尾和环形缩尾; (c)受摩擦力影响明显,变形区遍及整个锭坯体积,但基本挤压阶段未发生金 属向内流动的情况,挤压后期出现尾缩; (d)流动很不均匀,挤压开始出现外部金属向中心流动,产生尾缩也最长。 +9.4 挤压棒材过程中产生粗晶环/ 细晶环的原因是什么? 当挤压筒壁与变形金属之间的摩擦应力达到一定程度时,外层金属运动受阻,使挤压筒 壁与坯料之间的相对滑动减小,在坯料次表面
15、出现滑动,即金属的内部相互间滑动;当摩擦 应力足够大时,外层金属完全粘着,而使其次表层剪切变形。摩擦力越大,制动越强烈,则 滑动扩展区越大, 在接触外层的金属层上剪切变形量也越大,坯料中心和外层区段的变形率 差值也越大, 从而形成挤压制品横断面的中心区和外层区组织的不同产生条件,即生成细晶 环或粗晶环,导致横向性能不均。 +9.5 挤压时为什么要进行表面处理,表面处理的形式有哪些? 为了达到所要求的润滑性能,在冷挤压的实际生产中,必须进行专门的表面处理和润滑处理, 其方法有下面几种: (1)清除污染膜处理和直接挤压润滑:采用机械或化学表面处理的方法,消除被挤压坯料 的表面缺陷、油污和氧化皮等不
16、利于挤压润滑膜形成的因素; (2)磷化 -皂化处理:获得高质量的冷挤压润滑膜,主要用于能与磷化液发生作用的金属, 如钢的冷挤压; (3)草酸盐表面处理:不能进行磷化处理的金属与合金可用这种方法,如不锈钢冷挤压; (4)其他表面处理方法,如硬铝氧化处理等。 10.1 举例分析锻造过程中摩对金属变形的影响(结合 10.6 ) 。 (1) 平行砧板间的平面应变镦粗 各向同性的棱柱体在平行压板间进行镦粗时,由于存在摩擦,是一种不均匀镦粗。 其流动模型如图所示。 继续镦粗,必然趋向达到各向摩擦力都相等的形状- 圆形。 (1) (2)轴对称变形中的横向流动(镦粗型) 圆柱坯料在平行砧板间进行镦粗为轴对称变
17、形。镦粗的负荷与材料的屈服应 力和摩擦力有关。负荷的大小对镦粗中的应力、应变、摩擦的影响,依据摩擦和 坯料的高径比的不同可归纳以下两种情况。 不存在摩擦时,端面自由扩大,坯料保持圆柱形。 有接触摩擦时的金属流动类型矩形断面棱体逐步镦粗时的断面变化 由于存在摩擦, 侧面出现单鼓形, 或先出现双鼓形, 再逐渐变为单鼓形。 10.2 锻造用工艺润滑剂的作用和特性如何? (1)作用 降低锻造负荷;促进金属在模具中的流动;防止模具卡死;减小 模具磨损;作为工件与模具间的热障;便于工件脱模。 (2) 特性 能均匀地浸润金属表面, 以防局部无润滑;没有残渣;不能腐蚀模具, 同时可以为模具提供保护涂层作用;对
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