大直径不锈钢管塑性摩擦的特性

绝大多数不锈钢金属压力加工工序是在被变形金属与施压的工具相接触的条件下实现的。这时被变形金属的质点沿工具表面滑动,结果产生了欲阻碍滑动的摩擦力。压力加工时的摩擦,除个别工序能起积极作用(如轧制、辊锻、若干板冲工序等)外,在绝大多数情况下是有害的因素。

接触摩擦将产生变形不均匀,如果此不均匀变形是由该工艺的特性所决定的,则摩擦将加剧这种不均匀性。这可解释为,接触表面的每一点产生单元摩擦力,该力在变形体接触表面引起切应力,切应力的方向与该点相对于工具表面的滑动方向相反。结果可能连应力状态都要改变。例如,有摩擦的镦粗是三向应力状态而无摩擦镦粗是单向应力状态。接觎表面的摩擦作用向变形体的纵深扩展,形成困难变形区。变形体中的变形不均破坏了硬化及软化过程的均性而引起不锈钢管的不均匀性(锻件中的不同硬化程度,不同晶粒大小等)。接触摩擦最终将抵消作用力。因此接触摩擦增大了所需的变形力及变形功。变形力的增加是最显著的——达好几倍。接触摩擦降低了工具的寿命,这是由于接触表面的直接磨损,附加发热及由于变形力增长而引起的应力增犬。接触摩擦迫使采取工艺润滑。这使工艺过程复杂化,有时还需对原材料进行预处理(例如,带塑性垫,磷化等)。塑性变形时的摩擦与运动副中的摩擦有很大差别。MM.巴甫洛夫对塑性变形时的摩擦特点给予很大注意。他总结了塑性变形时摩擦与非塑性变形时的摩擦(机械中的摩擦)基本区别,现阐述如下:在运动副中,接触表面间的压力是很小的,且后者处于弹性状态。在塑性变形时工具表面是弹性变形,而被加工大直径不锈钢管是塑性变形,它表面受到压挤,并力图采取工具表面的形状。

由予塑性状态的坯料与工具接触的实际表面随变形程度增加而增大,同样对于具有高的平均压应力数值的变形过程,实际接触面积也增大。这时真实的非弹性的接触面积近似于名义面积,也就是摩擦面的几何面积。例如,在筒中冷压纯铝试件表明,当压力超过屈服点4倍时,实际接触面积为名义面积的95%,这是在没有润滑时的接触率,当用矿物油润滑,面积接触率为55%,若为蓖麻油则为25%。很显然,在热变形时真实接触面积急剧增长。在运动副中发生摩擦表面的磨损及研磨皆有机械的磨损产物。在塑性变形时变形体接触表面的不断更新起主要作用,因为在变形过程中变形体中不断有新的颗粒移到按触面上。

在金属压力加工时,特别是在热变形时,摩擦面上的温度大大超过运动副。氧化皮具有很大的影响,它可以在加热时形成,也可以在热加工时形成。在不加热加工过程中也可能有表层氧化。在后一种情况下,金属的形变硬化也对摩擦有影响。巴甫洛夫指出,塑性体的颗粒沿接触面的运动,在一般情况下同时沿着不同方向,而且这种复杂的运动具有现实的物理基础。大直径不锈钢管http://www.barex-nordic.com

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