金属塑性加工原理精选文档.ppt
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1、金属塑性加工原理本讲稿第一页,共三十一页4.1 概述金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件下进行的,这时必然产生阻止金属流动的摩擦力。这种发生在工件和工具接触面间,阻碍金属流动的摩擦,称外摩擦。由于摩擦的作用,工具产生磨损,工件被擦伤;金属变形力、能增加造成金属变形不均;严重时使工件出现裂纹,还要定期更换工具。因此,塑性加工中,须加以润滑。润滑技术的开发能促进金属塑性加工的发展。随着压力加工新技术新材料新工艺的出现,必将要求人们解决新的润滑问题。本讲稿第二页,共三十一页4.2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用塑性成形时摩擦的特点l在高压下产生的摩擦l较高温度下的摩擦l摩擦副(金属与工具)的性质
2、相差大l在接触面上各点的摩擦也不一样1000热压100150MPa,冷压5002500MPa本讲稿第三页,共三十一页外摩擦在压力加工中的作用 摩擦的不利方面l改变物体应力状态,使变形力和能耗增加l引起工件变形与应力分布不均匀l恶化工件表面质量,加速模具磨损,降低工具寿命本讲稿第四页,共三十一页外摩擦在压力加工中的作用 摩擦的利用 例如,用增大摩擦改善咬入条件,强化轧制过程;增大冲头与板片间的摩擦,强化工艺,减少起皱和撕裂等造成的废品。咬入条件咬入条件咬入条件咬入条件ftgftg 本讲稿第五页,共三十一页4.3 塑性加工中摩擦的分类及机理外摩擦的分类 l干摩擦 l流体摩擦l边界摩擦 摩擦机理 l
3、分子吸附说l表面凸凹学说本讲稿第六页,共三十一页4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 外摩擦的分类及机理外摩擦的分类及机理外摩擦的分类及机理外摩擦的分类及机理 干摩擦干摩擦 干摩擦是指不存任何外来介质时金属与工具的接触表面之间的摩擦。但在实际生产中,这种绝对理想的干摩擦是不存在的。因为金属塑性加工过程中,其表面多少存在氧化膜,或吸附一些气体和灰尘等其它介质。但通常说的干摩擦指的是不加润滑剂的摩擦状态。本讲稿第七页,共三十一页流体摩擦流体摩擦 当金属与工具表面之间的润滑层较厚,摩擦副在相互运动中不直接接触,完全由润滑油膜隔开(图4-3),摩擦发生在流体内部分子之间者称为流流体体摩摩擦擦
4、。它不同于干摩擦,摩擦力的大小与接触面的表面状态无关,而是与流体的粘度、速度梯度等因素有关。因而流体摩擦的摩擦系数是很小的。塑性加工中接触面上压力和温度较高,使润滑剂常易挤出或被烧掉,所以流体摩擦只在有条件的情况下发生作用流体摩擦只在有条件的情况下发生作用。本讲稿第八页,共三十一页本讲稿第九页,共三十一页3 3边界摩擦边界摩擦 这是一种介于干摩擦与流体摩擦之间的摩擦状态,称为边界摩擦。本讲稿第十页,共三十一页表面凸凹学说表面凸凹学说 所所有有经经过过机机械械加加工工的的表表面面并并非非绝绝对对平平坦坦光光滑滑,都都有有不不同同程程度度的的微微观观凸凸起起和和凹凹入入。当当凹凹凸凸不不平平的的两
5、两个个表表面面相相互互接接触触时时,产产生生机机械械咬咬合合。当当这这两两个个相相互互接接触触的的表表面面在在外外力力的的作作用用下下发发生生相相对对运运动动时时,相相互互咬咬合合的的部部分分会会被被剪剪断断,此此时时摩摩擦擦力力表表现现为为这这些些凸凸峰峰被被剪剪切切时时的的变变形阻力形阻力。4.4.4.4.摩擦机理摩擦机理摩擦机理摩擦机理 本讲稿第十一页,共三十一页分子吸附说分子吸附说 分分子子吸吸附附学学说说认认为为:摩摩擦擦产产生生的的原原因因是是由由于于接接触触面面上上分分子子之之间间的的相相互互吸吸引引的的结结果果。物物体体表表面面越越光光滑滑,实实际际接接触触面面积积就就越越大大
6、,接接触触面面间间的的距距离离也也就就越越小小,分分子子吸吸引引力力就就越越强强,因因此此,滑滑动动摩摩擦擦力力也也就就越越大。大。本讲稿第十二页,共三十一页塑性加工时接触表面摩擦力的计算 在计算金属塑性加工时的摩擦力时,分下列三种情况考虑 1库仑摩擦条件 这时不考虑接触面上的粘合现象(即全滑动),认为摩擦符合库仑定律。其内容如下:(1)摩擦力与作用于摩擦表面的垂直压力成正比例,与摩擦表面的大小无关;(2)摩擦力与滑动速度的大小无关;(3)静摩擦系数大于动摩擦系数。本讲稿第十三页,共三十一页 其数学表达式为:或 式中 F摩擦力;外摩擦系数;N垂直于接触面正压力;接触面上的正应力;接触面上的摩擦
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