中南大学：《金属塑性加工原理》课程教学资源（PPT课件）第一篇 塑性变形力学基础 第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑

第4章金属塑性加工的摩擦与润滑 §4.1 概述 §4.2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 §4.3 塑性加工中摩擦的分类及机理 §4.4 摩擦系数及其影响因素 §4.5 测定摩擦系数的方法 §4.6 塑性加工的工艺润滑

第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑 §4. 1 概述 §4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 §4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理 §4. 4 摩擦系数及其影响因素 §4. 5 测定摩擦系数的方法 §4. 6 塑性加工的工艺润滑

§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

§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

§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 ,在高压下产生的摩擦 ,较高温度下的摩擦 ,摩擦副（金属与工具）的性质相差大 >在接触面上各点的摩擦也不一样

§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 ➢在高压下产生的摩擦 ➢较高温度下的摩擦 ➢摩擦副（金属与工具）的性质相差大 ➢在接触面上各点的摩擦也不一样

外摩擦在压力加工中的作用 摩擦的不利方面 ·改变物体应力状态，使变形力 和能耗增加 0 ,引起工件变形与应力分布不均 匀 ~恶化工件表面质量，加速模具 磨损，降低工具寿命 图4-1塑压时摩擦力对应力 及变形分布的影响

外摩擦在压力加工中的作用 摩擦的不利方面 ➢改变物体应力状态，使变形力 和能耗增加 ➢引起工件变形与应力分布不均 匀 ➢恶化工件表面质量，加速模具 磨损，降低工具寿命

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

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

§4.3塑性加工中摩擦的分类及机理 外摩擦的分类 摩擦机理 >干摩擦 >分子吸附说 >流体摩擦 ,表面凸凹学说 >边界摩擦

§4.3 塑性加工中摩擦的分类及机理 外摩擦的分类 ➢干摩擦 ➢流体摩擦 ➢边界摩擦 摩擦机理 ➢分子吸附说 ➢表面凸凹学说

4.3.1外摩擦的分类及机理 1.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（图4-3 所示)。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

4. 3. 1 外摩擦的分类及机理 1．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（图4-3 所示）。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

2,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体摩擦。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 和作用

2．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体摩擦。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 和作用

被工具弄平的 区域（接触比R) 半微观润滑池 粘性液体润滑 工具 工件 粘着 润滑剂 被粘着层 由于上具表面 创着的面积不平而刨着的面积 图4-3工具与工件界面接触状态示意图

3.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。 边界润滑膜 润滑剂模具 润滑剂 h 氧化膜 材料 图4-4 接触面的放大模型图 S一粘着部分一边界摩擦部分L一流体润滑部分

3．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