摘要：金属压力加工当中，互相接触的两个物体通过压力的作用，在接触位置具有相对运动或者是有运动的前兆，那么接触位置就会产生对该运动力阻碍的作用力，也就是摩擦，摩擦力指的是阻力的大小。变形金属与变形工具之间的摩擦力，在很少的情况下对压力加工工作有利，比如轧辊咬入金属。但是在很多情况中，摩擦力对于施工不利。所以就需要添加适当的润滑剂。本文主要对金属压力加工当中的摩擦和润滑进行研究。
关键词：金属；压力加工；摩擦；润滑
金属压力加工在过去是较为古老的手艺之一全由工匠操作完成。随着我国科技的进步，各个学科之间相互联系，并融汇了多种技术手段，金属压力加工工作也取得了突发猛击的发展。润滑以及摩擦在金属压力加工当中非常关键，在金属压力加工当中，需要重视润滑与摩擦的机理、会对摩擦造成影响的条件以及润滑剂的使用方面。
1 金属压力加工当中摩擦的影响条件和特点
1.1特点
对比一般机械转动的摩擦来说，金属压力加工具有下面两点特点：其一，界面具有较高的温度，在操作过程中，接触面表层的温度跟着不断加快的滑动速度逐渐不均匀的升高，摩擦系数随着温度与滑动速度的提升增大。但在温度达到最大值之后，摩擦系数随着温度与滑动速度的提升降低。比如，同样的材料在锤上镦粗比压力机中镦粗摩擦系数要小20%到25%。其二，较高的压力且较大的接触面积。在加工压力时单位压力通常为500MPa。单位压力不大的情况下，压力和摩擦系数没有关系。在压力到大一定程度之后，摩擦系数逐步稳定。材料的类型与接触面积大小有一定关系。接触面积不断增加，材料的摩擦系数与粘着系数也不断上升[1]。
1.2影响因素
其一，变形温度。在加工压力时，对于摩擦来说，变形温度有着非常复杂的影响，温度的不断上升，会产生相互矛盾的情况：金属非常容易出现氧化皮，所以导致摩擦系数的不断变大，另外，变形应力的减少会减小摩擦系数。并且，温度的改变，会改变氧化皮的厚度以及性质。温度比较低的情况下，氧化皮是脆性。温度逐渐升高，氧化皮的厚度不断加大，摩擦系数也会加大。待温度上升到一定程度之后，摩擦系数变小。氧化皮的性质决定了含碳量影响摩擦的程度。其二，压力加工的过程中，摩擦系数还会受到变形速度的较大影响。轧制的压下量对摩擦的影响，与轧辊与轧件的光洁度有非常大的关系。它们有较高光洁度的情况下，压下量对于摩擦系数的影响不大，所以这个时候基本上没有接触表面的机械咬合情况。在轧件光洁度不高以及轧辊的光洁度高的情况下，压下量小的范围中，压下量不断增加造成摩擦系数不断减小，这通常是由于压下量不断增加，轧件的表面突起会被碾平。轧辊光洁度不高的情况下，不断增大的压下量使得摩擦系数明显增加，那么机械咬合加强。轧辊光洁度低的情况下，压下量不大的环境中，摩擦系数会跟其增加而明显变小，在随其增大而不断增大。其三，工具表面状态。压力加工过程中，摩擦的影响因素还包括有工具的表面状态，且具有较大的影响。工具的表面状态不同，摩擦系数范围也会发生改变[1]。工具表面开展机械加工方向不一使得摩擦系数变化也不同，也就是摩擦异向性。工件表面情况在变形刚开始会影响到摩擦，在变形的过程中，工具表面逐步贴合工件的表面。氧化皮铁鳞会在很大程度上影响到表面的摩擦状态。碳钢表面氧化皮化学成分不一。加热炉中，通过三层组成氧化皮。金属表面通常是FeO，内部是Fe2O3，中部是Fe3O4，在空气当中通过两层组成二次氧化皮，也就是Fe3O4与FeO。一次氧化皮非常容易脱掉外层，并且FeO强度不高，在轧制过程中经过轧机咬入之后经常发生打滑现象。二次氧化皮具有较硬且薄的特点，变形区中无法完全将工具表面的不平度进行填补，工具表面凸起会压进工件的表层中，那么就出现机械咬合。氧化皮破损的位置，工件和工具若是直接接触会出现粘连。模锻之后的氧化皮会减少其精度以及寿命，所以清理氧化皮的操作是不可缺少的[2]。
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2 金属压力加工的润滑剂
2.1润滑剂的性能要求
在高温以及高压的情况下，需要其拥有较好的脱模性以及润滑性。具有冷却、成膜以及绝热性。化学稳定性、可喷射性性能需良好，倘若让该性能优势体现出来，那么润滑剂当中关键成分颗粒需低于2-5lm。润滑剂需要无污染以及无毒[2]。
2.2润滑机理
进行塑性加工的过程中，润滑油处于制件便面的凹坑之中，油里极性团在金属表面中吸附，成为10-6mm的膜，起到润滑边界的效果。把矿物油以及石腊通过一定比例进行混合，在圆柱体镦粗中成为流体润滑。在轧制以及拔丝时使用，因模具和坯料入口位置油楔效应，慢慢上升的油压，油渗入到接触面从而成为流体润滑，在模具表面假如固体润滑剂，通过理化的作用，在模具的表面成为固体的润滑膜。
3 加工压力时用的润滑剂
压力加工设施对于要进行润滑的位置进行运动摩擦副，在摩擦副当中应用到的润滑剂类型包括：液体润滑剂。润滑剂当中基础油就是矿物油以及动植物油，在金属表面中只可以成为边界膜，在高温的情况下，需要添加添加剂于基础油当中，让物理吸附膜变为化学吸附膜。大约在800℃的高温以及2000-3000MPa的高压情况下，需要添加极压剂于润滑油当中，可以添加15%20硫化棉籽油和氯化石蜡，从而制成极压膜。该膜具有非常强的渗透性能，属于层状的结构。冷塑性加工的过程中，通常机油选择70号与90号。固体润滑剂。该剂通常是层状的结构，玻璃粉、石墨以及高分子材料用于金属压力加工。其中玻璃粉通过高温软化之后，在金属的表面被吸附，从而起到润滑的效果，在450-2200℃这个区间的温度中都能够达到润滑的效果，不与模具以及坯料产生化学反应，且具有较好的绝热性能，通常在热拉拔以及热模压的模具上应用。石墨不超过538℃的情况下润滑性较佳。温度达到500℃时，通过NaF-石墨-NaPO3做成糊状物。温度达到871-1927℃情况下，通过20%的石墨以及80%的金属氧化物做成润滑剂。具有很好的热稳定性，温度高达525℃情况下，它仍没有全部成为氧化钼，还具有润滑性，在温度达到800℃情况下，就会分解，其具有非常好的稳定性，通常的酸不会对它造成影响，且具有较好的抗压性，压力达到3200MPa的情况下，金属表面不会出现熔化以及咬合的情况，在塑性加工当中是效果很好的固体润滑剂。二硫化钼润滑剂包括有多效能胶体分级，在多种润滑剂中加入，能够加强润滑剂的减磨性以及抗磨性，另外还是很好的耐磨涂料，2000MPa压力中依然具有润滑作用，二硫化钼油剂是通过0.5%-4%的二硫化钼粉与不同牌号机油构成，通过稀释在模具以及加工设备当中应用，塑性加工当中一般会用到M52、M40、M38及M28，具有耐高温、防湿以及抗水效果，出来锂基脂以及钙之外，还有高速、高温以及通用润滑脂[3]。聚四氟乙烯不能燃烧，在塑料当中，其润滑性以及耐磨性能极佳。若是把直径0.5-0.05mm、25%的聚四氟乙烯颗粒在机油当中悬浮添加钼化物，可以达到干膜润滑以及液体润滑的效果[3]。
4 结语
金属压力加工不但要让金属成型另外还需要加强零件强度。我国科技的不断进步，润滑工艺以及加工当中的摩擦也在进一步完善。对于其中出现的问题，过去通常都是根据自身工作经验来判断处理，当前对于这些问题，更多的是通过科学的技术去解决处理，其中通过试验方法进行计算与评价，进而使金属压力加工技术理论更具科学性。
参考文献：
[1]卢璇.最小量润滑技术在大型螺旋锥齿轮加工中的应用研究[D].沈阳工业大学，2015.
[2]尹树花.微量润滑在金属加工中的应用[J].合成润滑材料，2013，04：9-10.
[3]李吉林.低温冷风微量润滑技术在钛合金车削加工中的应用研究[D].西安石油大学，2014.
论文作者:谢启林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：摩擦系数论文; 压力论文; 加工论文; 润滑剂论文; 摩擦论文; 金属论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第17期论文;