材料成形摩擦与润滑剖析
第4章摩擦磨损及润滑概述分解
作者： 潘存云教授
（5）凝点 润滑油在规定的条件下，不再自由流动时所达到 的最高温度。它是润滑油在低温下工作的一个重要指 标，直接影响到机器在低温下的启动性能和磨损情况。 （6）氧化稳定性 从化学意义上讲，润滑油是不活泼的。但当它们 暴露在高温气体中时，也会发生氧化并生成硫、氯、 磷的酸性化合物。这是一种胶状沉积物，不但腐蚀金 属，而且加剧零件的磨损。 2.润滑脂 润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂） 混合稠化而成。 优点：密封简单，不需要经常添加，不易流失，对速 度和温度不敏感，适用范围广。
江汉大学专用 作者： 潘存云教授
磨损的机理： 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型：
潘存云教授研制
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
冲蚀磨损—流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬
质颗粒冲击零件表面所引起的机械磨损。利 用高压空气输送型砂或高压水输送碎石时， 管道内壁所产生的机械磨损是实例之一。。
近年来，由于燃气涡轮机的叶片、火箭发动机的尾喷管这样一些部位的破坏， 才引起人们对这种磨损形式的特别注意
作者： 潘存云教授
磨损的机理： 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型：
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
潘存云教授研制
粘附磨损——也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作 用的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在 相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形 成粘附磨损。严重的粘附磨损会造成运动副咬死。
江汉大学专用 作者： 潘存云教授
润滑油的特性： (1)粘——温相关性 温度 t ↑ η ↓ 压力p ↑ η ↑
η
0.08
L-TSA32 L-TSA32
粘—温图 0.07 0.06
材料摩擦学和表面润滑
材料摩擦学和表面润滑随着工业发展的不断推进，材料摩擦学和表面润滑成为了现代工业制造的重要组成部分。
材料摩擦学是材料科学中的一个重要分支，旨在研究材料的摩擦和磨损行为，以便制造出更加耐用、高效的材料。
而表面润滑则是通过给机器零部件表面涂上润滑油或润滑剂，减少摩擦和磨损，从而提高机器的使用寿命和运转效率。
材料摩擦学的研究范围很广泛，主要涉及材料表面的磨擦、磨损、失效等问题。
在工业制造领域里，经常遇到各种材料之间的接触和摩擦问题，这些问题如不加以处理，就会导致机器部件的磨损和失效。
因此，材料摩擦学的发展，旨在通过研究材料分子间的相互作用、磨损机制等等，以制造出更加耐磨耐用的材料。
表面润滑是为了解决材料磨损问题而采用的一种有效的手段。
在机器零部件的曲面接触处喷涂一层润滑油或润滑剂，能够有效降低接触的摩擦阻力和磨损。
润滑剂及其性能的选择与设计是表面润滑技术的关键。
通常情况下，我们需要考虑润滑剂的黏度、稳定性、化学性能、沸点等因素，以便达到预期的润滑效果。
材料摩擦学和表面润滑的研究不仅仅局限于工业领域。
在生物医学中，运用表面润滑技术也取得了很好的效果。
人体内部的大部分组织和器官都需要润滑，否则就会导致疾病和损伤。
比如，人体的关节就是一种典型的润滑机制，通过关节腔内滴入适当量的关节液，能够有效降低骨骼之间的摩擦和磨损，从而达到更好的缓解疼痛和减轻关节炎症状的目的。
除了在生物医学领域，材料摩擦学和表面润滑的应用也渗透到了日常生活中的许多领域。
例如，衣物洗涤时添加的洗涤液、润滑油，汽车引擎加油时加入的润滑油等。
这些润滑油不仅能减少材料的磨损和失效，也能延长机器的使用寿命，降低维修成本。
总的来说，材料摩擦学和表面润滑在现代工业生产中具有十分重要的意义。
这些技术的应用不仅能够提高生产效率，保障机器的高效稳定运转，也能降低生产过程中的磨损和失效，最终减少生产成本。
同时，在生物医学和日常生活等领域里的应用，也为我们提供了更加健康、舒适的生活体验。
摩擦与润滑整理资料
Chap 11.外摩擦：发生在工件和工具接触面之间，阻碍金属流动的摩擦，称外摩擦，是影响材料变形的重要因素之一。
2.研究摩擦的意义：全世界工业能源的1/3被摩擦损耗掉，失效零件的80%是由于磨损造成的。
因此，发展摩擦学可以有效的节约能源。
Chap21．金属塑性成形过程中摩擦的特点和作用如何？特点：（1）在高压下产生的摩擦；（2）较高温度下的摩擦；（3）伴随着塑性变形而产生的摩擦；（4）摩擦副（金属与工具）的性质相差大。
作用：（1）不利的方面：（a）改变物体应力状态，使变形力和能耗增加；（b）引起工件变形与应力分布不均匀；（c）恶化工件表面质量，加速模具磨损，降低工具寿命，而且降低制品的表面质与尺寸精度；（2）利用：（a）增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过程；（b）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。
2.金属塑性成形过程中摩擦的类型及各自的特征是什么？（1）干摩擦：完全没有润滑，金属与工具之间直接接触。
（2）流体摩擦：较厚的润滑层将金属与工具隔开，摩擦发生在流体内部的分子之间，与接触表面的状态无关，与流体的粘度，速度梯度等。
（3）边界摩擦：介于干摩擦和流体摩擦的一种摩擦类型。
（4）混合摩擦：摩擦表面上既存在干摩擦状态，也存在边界摩擦状态和流体润滑状态的一种摩擦类型。
Chap31.金属表层的结构组成如何？金属材料的表面层结构注意：加工硬化层也叫冷硬层和贝氏体层；氧化层又称污染层。
2.何谓表面粗糙度及表示方法有哪些？加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。
表征材料表面微观几何形状特征，表面微凸体的高度与分布。
表示方法有：（1）轮廓算术平均偏差Ra 该方法能够充分反映表面微观几何特征但对于测量过于粗糙或光滑的表面不适用。
（2）微观不平度十点高度Rz 该方法测量简便，但只反映峰高，不反映峰的几何特征，受测量者主观影响较大，无周期性的宏观误差。
（3）轮廓最大高度Ry 对控制深加工痕迹有重要意义，保证小零件的表面质量，不如Rz反映的几何特征准确。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
磨损的原因和影响因素
1 表面间相对运动
表面间相对运动会导致 磨损，特别是在高压和 高温环境下。
2 材料硬度差异
硬度差异大的材料更容 易磨损，以及表面光滑 度和润滑情况。
3 外部环境条件
外部环境条件，如温度、 湿度和污染物等，也会 影响磨损。
磨损和材料选择
合理选择磨损较小的耐磨材料 可以减少零件磨损和更好地保 护机械零件。
常见的机械零件摩擦、磨损和润滑问题
1
齿轮磨损
齿轮因长时间高速运动摩擦会导致磨
轴承润滑
2
损，需要定期润滑和维护。
轴承需要良好的润滑来减少摩擦和磨
损，保持稳定的工作状态。
3
链条润滑
链条需要适量的润滑剂以减少链环之 间的摩擦和磨损。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
在机械工程中，摩擦、磨损和润滑是至关重要的概念。了解它们的定义、原 因和方法可以帮助我们更好地设计和维护零件。
摩擦的定义和类型
摩擦定义
摩擦是指两个物体之间因接触而产生的阻碍相对运动的力。
静摩擦和动摩擦
静摩擦是物体相对静止时的摩擦力，动摩擦是物体相对运动时的摩擦力。
滚动摩擦和滑动摩擦
是机械零件不可避免的现象，要注意减少磨 损并延长零件使用寿命。
是最常用的减少摩擦和磨损的方法，选择适 当的润滑剂和方式很关键。
有效减少摩擦、磨损和提高润滑的技巧 和方法
正确润滑
选择适合的润滑剂和方法， 根据工作条件和需求进行定 期润滑。
பைடு நூலகம்
合理设计
在设计阶段考虑摩擦和磨损 因素，合理选择材料和结构。
摩擦磨损和润滑分析PPT学习教案
1)跑合磨损阶段 2)稳定磨损阶段 3)剧烈磨损阶段
第13页/共20页
二、磨损分类：根据磨损机理可分 为 1）粘着磨损：
形成：边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表
面尖峰接触。 现象：形成材料转移。 影响因素：材料硬度，表面粗糙度，载荷、
速度、温度，不同材料配副。
2）磨粒磨损/磨削
形成：表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。
润滑装置
单体供油装置 油壶， 油杯， 油枪
第18页/共20页
• 集中供油装置 a) 简单的少数点位集中供油 b) 设备中心、车间及工厂级集中供油 泵站+(稳压+冷却)+过滤+分配器+工位润滑
手动润滑 泵
第19页/共20页
电动润滑 泵
第7页/共20页
三、流体摩擦
• 当两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开 时，摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦，流体 分子层间的粘剪阻力就是摩擦力，这种摩擦称为 流体摩擦。
第8页/共20页
• 实现流体摩擦有下列三种方法:
1)流体动压润滑
第9页/共20页
2）弹性流体动压润滑
考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的 影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑,简称为弹流润滑.
摩擦力：
在外力作用下，两个相互接触的物体，有相对运动 或相对运动趋势时在摩擦表面所产生的切向阻力
第2页/共20页
• 摩擦分类：
外摩擦（存在于两物体表面之间的摩擦） 内摩擦（流体运动时，由于分子间相互 作用产生的粘剪力）
第3页/共20页
按照两表面的润滑状况，摩擦分为： 1）干摩擦----无润滑状态 2）边界摩擦——边界润滑状态 3）流体摩擦——流体润滑状态 4）混合摩擦——混合润滑状态
摩擦与润滑----5金属材料成形过程中的磨损
在滑动单位距离上，接触微凸体(以直径 d为单位)总计受到 n×(1／d)次的摩擦。 若每个微凸体摩擦一次，直径d的半球状(体积πd3 ／12)微粒由于粘着磨损，便脱落掉， 这时滑动距离L之间的总磨损量如下： W=(πd3 /12）· L /d） （n 联合上两式，消去d，则有： W＝1/3· PL/σs 上式表明总的磨损量与载荷及滑动距离成正比，而与屈服应力成反比(或者说与材 料的硬度成反比)。 显然，上述公式只作为研究滑动摩擦时定性分析磨损的参考，因为还有许多重要 因素没有包括在内。
为磨料磨损。
●疲劳磨损:由于材料表面承受周期性载荷，造成表面产生应力和应变，周期性接触应力
使表面发生疲劳破坏，材料表面出现裂纹和微片，或者颗粒的损失，称为疲劳磨损。
●腐蚀磨损:摩擦过程中，金属表面同周围介质发生化学反应或者电化学反应，产生材料
损失，称为腐蚀磨损。
●微动磨损:两个接触表面发生相对低幅振动而引起的材料的磨损，称为微动磨损。
◆疲劳磨损机理
疲劳磨损的特点是表面或次表面受到接触应力的反复作用而产生疲劳破坏。接触 表面作滚动或滚动＋滑动复合摩擦时，由于周期性载荷的作用，使表面产生应力与变 形，从而导致材料表面内部出现裂纹和分离出微片或者颗粒的磨损，微裂纹在随后的 加载、卸载过程中扩大。当微裂纹达到一定临界尺寸时，它将改变方向而露出表面， 结果造成板状颗粒从表面脱离，当脱离的颗粒较大时则称之为剥落或形成微坑。即为 疲劳磨损。 疲劳裂纹一般是在固体有缺陷的地方最先出现，这些缺陷可能是机械加工时的擦 伤或材料在冶金过程中造成的缺陷(如气孔、夹杂物等)。疲劳裂纹还可能在金属相间 和晶界处形成。 通常齿轮、滚动轴承、轧辊、模具等比较容易出现表面疲劳磨损。
◆材料成形过程中的磨损（加工工具磨损）
浅析金属压力加工中的摩擦与润滑
浅析金属压力加工中的摩擦与润滑摘要：随着工艺的发展和进步，金属压力加工过程中的摩擦和润滑不容忽视。
在大多数情况下，变形金属与变形工具之间的摩擦是有害的摩擦。
因此，在金属压力加工中润滑是非常关键的。
关键词：金属压力加工；摩擦；润滑引言所谓金属压力加工，即是通过模具对坯料进行外力作用，使之产生塑性变形或是分离，进而获得一定形状与尺寸的工件的加工方法，在金属压力加工过程之中，如锻造、挤压、冲压、轧制等，变形的金属在塑性变形的时候相对模具定向流动，则会使摩擦与摩擦力产生于模具界面之上。
此种摩擦的产生，不仅会导致变形力增大，使变形不均匀，还会给模具或是成型工具造成一定的损伤，使得模具的使用寿命较大程度地减少。
为此，在金属压力加工过程之中，能否将加工过程中的摩擦和润滑问题有效解决，极大影响着工艺的成败。
1摩擦和润滑的机理在实施金属压力加工中，主要划分为吸附摩擦、干摩擦以及液体摩擦等诸多方面。
在金属压力加工过程中，在受到外力之后，就会在滑移的方向之上，让金属工件的晶体存在滑移的操作处理。
基于宏观的角度进行分析，其实施金属塑性变形之中，就会在滑移单元协同作用下出现。
所以，对于具体的塑性变形来说，其本身就是金属剪切流动变形的一个过程。
因此，在实施加工中的摩擦力，也就可以有效的克服流动剪切力。
在实施金属压力加工中，需要将润滑剂直接添加到工具与工件的空隙位置上，这样就可以将接触的荷载降低，并且还可以确保其本身带有的应力能够始终处于相对较低的状态。
一般来说，有一层氧化膜存在于工具的表面，同时，因为物理和化学的双重作用，就会有有机物质以及水蒸气的吸附问题出现。
正是因为有了化学吸附的出现，再加上金属表面的边界润滑膜形成，就会降低接触面实际的摩擦力过大的情况。
虽然润滑剂分子和金属表面能够彼此吸引，也会有定向排列分子棚的出现，并且其本身的剪切阻力也相对偏小。
但是，考虑到模具与工件之间，还不能存在理想的平滑顺直的状态。
因此，这样就会直接破坏其吸附层的表面，进而引发半干摩擦的情况。
机械零件的摩擦学特性及润滑机理分析
机械零件的摩擦学特性及润滑机理分析引言：摩擦学是力学、物理学和材料学的交叉学科，研究的是物体表面间的接触与相互作用。
在机械领域中，摩擦学特性和润滑机理对于提高机械零件的性能和延长使用寿命非常重要。
本文将就机械零件的摩擦学特性及润滑机理进行深入分析。
一、摩擦学特性1.1 高温摩擦学特性高温下，机械零件的摩擦学性能会发生重大变化。
常见的高温运行设备包括发动机、航空发动机、高速列车轮轨等。
这些设备中，摩擦会导致能量的损耗和零件的磨损，因此对于高温摩擦学特性的研究至关重要。
1.2 微观表面形貌对摩擦学特性的影响机械零件的表面形貌对于摩擦学特性有着显著影响。
表面粗糙度、异物、腐蚀等因素都会影响零件的接触区域，从而导致摩擦力的变化。
因此，在设计和制造过程中，要注重表面处理和润滑措施，以改善零件的摩擦学性能。
1.3 摩擦与磨损摩擦会引起磨损，这是机械零件在长期运行过程中必然面临的问题。
磨损会导致机械零件的寿命缩短和性能下降。
因此，控制磨损是提高机械零件寿命和性能的关键。
润滑是减少磨损的有效方法，下文将对润滑机理进行分析。
二、润滑机理分析2.1 润滑膜的形成润滑膜是润滑过程中形成的一层保护层，能减少摩擦力和磨损。
润滑膜的形成主要取决于润滑剂的性质和工作条件。
当机械零件表面被润滑剂包裹时，润滑剂会在表面形成一层薄膜，降低接触区域的摩擦系数。
2.2 黏附和剪切力润滑剂在机械零件的接触面上起到“黏附”和“剪切”的作用。
黏附力使得润滑剂附着在表面上，并形成润滑膜，剪切力则减小了两个表面之间的接触力和摩擦力。
润滑剂的黏度和润滑膜的厚度都会对黏附和剪切力产生影响。
2.3 润滑剂的选择润滑剂的选择非常重要，润滑效果和性能主要由润滑剂的组成决定。
常见的润滑剂包括液体、固体和气体，如润滑油、润滑脂和润滑气体。
根据不同的工作条件和零件要求，可以选择不同类型的润滑剂，以满足摩擦学特性的要求。
结论：机械零件的摩擦学特性和润滑机理对于提高机械性能和延长使用寿命至关重要。
金属材料表面润滑与磨损研究
金属材料表面润滑与磨损研究金属材料是现代工业制造的基础，广泛应用于各种机械设备、汽车、航空航天等领域。
在金属材料在各种工作条件下遭受磨损和疲劳的问题上，润滑技术发挥了关键性的作用。
润滑剂的应用可以有效地减少摩擦力和热量，从而降低机器的磨损和能源消耗。
金属材料表面润滑的原理金属材料表面的润滑是通过在物体表面形成一层润滑剂，从而控制磨擦力和消除热量。
当金属材料表面上有一个润滑剂时，摩擦力会降低，用于完成一个特定工作的应用力量也同样减少。
通过降低摩擦力，也可以降低材料磨损率，从而延长使用寿命。
另外，润滑剂还能够有效降低材料表面的摩擦系数，从而使材料具有更佳的抗磨损和耐用性能。
润滑剂具有良好的流动性和良好的润滑性，当润滑剂与材料表面相互作用时，其让金属表面更加“光滑”，从而降低摩擦和磨损。
金属材料表面润滑的分类金属材料表面润滑的分类主要包括：1.油膜润滑油膜润滑是润滑剂流动在金属表面和另一物体之间，形成了一个膜，屏蔽荷载和材料间的直接接触，从而减小了磨损。
油膜润滑是最为常见的金属表面润滑方式，润滑剂可作为油膜或黏弹性润滑剂（润滑剂中带有高分子材料，会吸附在金属材料上，形成一个弹性膜）。
2.干磨润滑（干摩擦）干磨润滑不使用任何润滑剂，而是通过金属材料表面的型状和质量，控制摩擦和热量发生的地方和程度。
干磨润滑适用于不要求高精度的材料加工。
3.固体润滑固体润滑指的是应用在金属材料表面的具有润滑性质的固体材料。
典型的固体润滑材料包括石墨、金属硫及Moly，固体润滑减少了材料表面之间的热和磨损。
金属材料磨损的特点金属材料磨损是在外界作用下，金属表面逐渐失去原有的材料（分为微观角度和宏观角度）。
磨损会使金属表面产生缺陷，最终导致材料的失效。
金属材料磨损的共同特点是基于摩擦热和金属表面结构微观变形产生的，而且时间随机变化。
材料表面的形状、表面质量、磨合时间和荷载大小等因素也会影响磨损过程。
如果材料表面没有润滑剂附着，磨损率将会更高。
粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料研究
粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料研究摘要：随着技术的不断发展，粉末冶金成形技术成为现代工业中广泛应用的一种制造工艺。
粉末成形压力机是其中关键的设备之一。
在粉末成形过程中，润滑与摩擦副材料是非常重要的，直接影响到成形过程的成功与否。
本文就粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料的研究进行探讨。
1.引言粉末冶金成形技术以其高精度、高效能等特点在汽车、航天、电子等行业得到了广泛应用。
在粉末成形过程中，压力机是一个关键设备，扮演着将粉末原料通过压制成形到所需模具的关键角色。
而润滑与摩擦副材料则是确保成形过程顺利进行的重要因素。
2.润滑剂在粉末成形中的作用润滑剂在粉末成形过程中具有多种作用。
首先，润滑剂可以降低压制过程中的摩擦力，使得粉末颗粒之间相互滑动，减小成形过程中的能量损耗和热量产生。
其次，润滑剂可以降低粉末原料与模具之间的摩擦力，减小模具磨损程度，延长模具使用寿命。
此外，润滑剂还可以提高成形品的表面质量，减少缺陷的产生。
3.摩擦副材料的选择与研究在粉末成形过程中，摩擦副材料的选择与研究对成形的结果具有直接的影响。
常见的摩擦副材料有钢、铁、铜、铝等。
不同的摩擦副材料具有不同的摩擦系数和耐磨性能，在选择时需要根据具体情况进行慎重考虑。
摩擦副材料的研究还包括材料的表面改性、涂层技术等方面。
这些研究可以提高摩擦副材料的性能，从而提高粉末成形的质量和效率。
4.润滑与摩擦副材料的改进为了进一步提高粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料的性能，需要进行改进和优化。
一方面，可以通过添加助剂来改善润滑剂的性能，如添加抗磨剂、抗氧化剂等。
另一方面，可以利用新的材料和技术来改善摩擦副材料的性能，如采用纳米材料、涂层技术等。
5.未来发展趋势随着科学技术的进步，粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料的研究还将取得更大的突破。
未来的发展趋势可能包括以下几个方面：首先，润滑剂和摩擦副材料将更加环保和节能。
其次，研究将更加注重材料的多功能性和耐磨性能的提高。
材料成形摩擦与润滑剖析
实验名称：四球摩擦磨损试验一、实验目的：利用四球摩擦磨损试验机测试铜轧制油的摩擦系数。
二、实验材料：四球摩擦磨损试验机一台、数据采集卡和计算机、传感器、变频器、放大器、四个完全一样的钢球、清洗剂、卫生纸、扳手、铝轧制油。
三、实验原理：由图一可见，四球机的四个钢球形成一个等边四面体，上面一个球对下面三个球，在三个接触点的作用力可由等边四面体来分析。
B、C、D作用在上面A球上的三个压力相同，即N1=N2=N3。
假设A球受到的垂直方向上的合力为F，则在高速旋转时与下边三个球的摩擦力相同，F1=F2=F3=uN1。
所以只要测出自动拉力记录仪上的读数F1和载荷F就可以求得摩擦系数μ。
在此实验中，不同时刻的u由计算机程序自动计算得出。
四、实验步骤：1. 打开程序，设置零点。
2. 用实验中用到的清洗剂清洗钢球、油盒和上夹头、夹具。
3. 在试验机主轴上夹头中安装一洗净的试验钢球，并用夹具夹紧。
4. 在油盒中安装三个洁净的试验钢球，并用夹具夹紧。
5. 把试验中所用到的试验油倒入油盒中，使润滑油充满油盒中的空隙，并使润滑油浸没过油盒中三个试验钢球顶部。
6. 按照所需要的转速调变频器的相应频率及相应的参数。
7. 设置电脑上程序的相应初值。
8. 开始试验，注意观察电脑显示屏上的摩擦系数的曲线变化，并记录数据。
五、数据处理：图二图三图四图五图六图七图二、图三、图四分别为2#、3#、4#油样所做实验数据图，图五、图六、图七分别为2#、3#、4#油样实验后钢球磨斑，由此可以得到摩擦系数、油膜强度和磨斑直径，数据见表一所示。
表一六、实验结论与分析：1. 由实验测出的铝轧制油的平均摩擦系数为0.0933。
2. 实验开始时摩擦系数波动较大，原因如下：（1）试验机开始运转还未达到稳定状态。
（2）钢球开始运转是逐渐加速的，所以在速度稳定以前，摩擦系数变化较大。
（3）一开始钢球之间没有完全啮合，这种不稳定的摩擦系数变化大。
（4）油盒中的润滑油在钢球的表面分布不均匀，钢球接触面之间的润滑油的量变化较大。
塑性成形中摩擦与润滑问题初步再探讨
塑性成形中摩擦与润滑问题初步再探讨徐慧1,郭胜利2，李天生2(1. 湖南建材高等专科学校 机械工程系, 湖南 衡阳 421008 )（2. 内蒙古工业大学 材料科学与工程学院，呼和浩特 010062）摘要：本文从塑性成形工艺，金属表面涂层，模具表面处理，润滑剂的选用多角度探讨塑性成形中的摩擦与润滑问题，对塑性变形前金属涂层性能的要求进行了评价，最后简述了模具表面涂层处理和难熔金属塑性变形对润滑剂的要求。
关键词：塑性成形;摩擦与润滑;涂层;表面处理0引言塑性加工(挤压、拉拔、轧制、锻造、冲压等)过程中,变形金属与模具之间产生磨擦与摩擦力;摩擦力使得变形力增大,并引起变形的不均匀,从而引起金属内部组织的不均匀性;造成模具的磨损,降低寿命。
摩擦理论还很不准确,人们对摩擦的本质机理认识还不够,没有一种理想的物理模型或数学模型能圆满准确地描述塑性加工中的摩擦效应【1】。
摩擦与润滑仍然是塑性成形中研究的难点和热点，王志刚教授从环境保护角度，论述了塑性加工摩擦与润滑技术的发展新动向和用塑性加工技术成形高精度表面的原理及工艺条件【2】；郭正华等介绍了塑性成形过程摩擦测试研究方法和测试技术的研究现状与进展【3】；张正修等论述了冲压过程中的摩擦与润滑[4];杨洪波等对冷挤压流体动力润滑模型的建立进行了研究【5】；郑静风等研究了板料拉深成形润滑模式【6】等等。
然而从塑性成形方法，模具表面处理，金属表面涂层及润滑剂等角度全面探讨的报道并不多见。
1塑性成形中摩擦的特点与一般机械摩擦相比较，塑性成形中的摩擦的主要特点是【7】：1）接触表面所受压强大；热变形时有100～150MPa ，冷变形可达500～2500MPa因为压强大，接触表面要压扁，凸牙凹坑的相互咬合很厉害，故摩擦系数较高。
2）表面有更新作用，因为金属要产生塑性变形而表面不断扩大，致使内表不断涌出，新生表面一次的袒露，表面氧化膜、污染膜或润滑膜不断破坏，使金属塑性成形中的摩擦情况不断的变化。
材料成型摩擦与润滑PPT课件
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
用于低速
用于高速
浸油与飞溅润滑
喷油润滑
油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件
上。润滑脂还可以用于简单的密封。 常用的润滑装置
第7页/共8页
谢谢您的观看！
第8页/共8页
第4页/共8页
润滑剂、添加剂和润滑方法
一、润滑剂 润滑油 ：动植物油、矿物油、合成油。
润滑剂、添加剂和润 滑方法
粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；
粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。（具体说明）
工程中常用运动粘度，单位是：St(斯)或 cSt(厘斯)，量纲为(m2/s)；
静 摩 擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。
动 摩 擦：在相对运动进行中的摩擦。
滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。
滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。
第2页/共8页
三、 ４种滑动摩擦状态
摩擦
摩 擦2
１. 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。 ２. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决 于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 ３．流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子 间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是 理想的摩擦状态。
概述
摩擦学
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以 及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
摩擦 是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象； 磨损 是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移； 润滑 是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
粉末压制过程中的摩擦与润滑
粉末压制过程中的摩擦与润滑摘要：粉末成形过程中的摩擦行为是一个十分复杂的问题,受粉末和模具材料性能、粉末形状大小、模具表面状况、粉末与模具间相对运动速度、润滑剂特性、粉末和模具温度等许多因素的影响.摩擦造成了制品密度低、分布不均匀、模具磨损,影响了制品的性能、尺寸精度及其应用范围。
特别是复杂形状、厚度尺寸较大的粉末冶金制品,摩擦的存在极易造成制品的失效。
摩擦行为的复杂性使得对其进行准确的测定和表达比较困难,加之这方面的研究不多,造成了进一步研究的困难.综述近几年国外对粉末成形过程摩擦现象的研究进展。
关键字：金属粉末；压制；摩擦模型；润滑一、粉末成形简介1、粉末成型：通过外力，把粉末或其聚集体制作成具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品。
2、成型目的：获得要求形状和尺寸，质地均匀，尽可能的致密，有一定强度的坯体。
通常又与最佳均匀化，致密化等联系在一起模压成形是最基本方法。
3、压制成型原理：机械压力连续地或多次地通过压头传递到在模型中的粉末体上，在高压下粉末体致密化而形成具有一定形状、尺寸和强度的坯体[1]。
4、压制机理：a.颗粒重排：在低压时，颗粒发生重新排列而填充气孔产生紧密堆积b.在较高压力下，引起颗粒的破碎，并通过碎粒的填充而致密。
在压力一定时，致密化能力决定于压制粉料颗粒的性质（包括团聚体）（主要是物料颗粒的硬度）。
c.塑性变形：在高压下，通过塑性形变填充空间，这时颗粒间的点接触变成面接触。
二、粉末压制过程2.1成形前原料准备2.1.1退火将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。
金属粉末退火的目的：a.氧化物还原，降低碳和其它杂质的含量，提高粉末的纯度；b.消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构；c.防止超细粉末自燃，将其表面钝化[2]。
2.1.2混合a.混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合b. 将相同成分而粒度不同的粉末混合混合方法：机械法（干混、湿混）和化学法机械法：干混用于生产铁基制品；湿混用于生产硬质合金。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验名称：四球摩擦磨损试验
一、实验目的：
利用四球摩擦磨损试验机测试铜轧制油的摩擦系数。
二、实验材料：
四球摩擦磨损试验机一台、数据采集卡和计算机、传感器、变频器、放大器、四个完全一样的钢球、清洗剂、卫生纸、扳手、铝轧制油。
三、实验原理：
由图一可见，四球机的四个钢球形成一
个等边四面体，上面一个球对下面三个球，
在三个接触点的作用力可由等边四面体来
分析。
B、C、D作用在上面A球上的三个压
力相同，即N1=N2=N3。
假设A球受到的垂直
方向上的合力为F，则在高速旋转时与下边
三个球的摩擦力相同，F1=F2=F3=uN1。
所以
只要测出自动拉力记录仪上的读数F1和载
荷F就可以求得摩擦系数μ。
在此实验中，
不同时刻的u由计算机程序自动计算得出。
四、实验步骤：
1. 打开程序，设置零点。
2. 用实验中用到的清洗剂清洗钢球、油盒和上夹头、夹具。
3. 在试验机主轴上夹头中安装一洗净的试验钢球，并用夹具夹紧。
4. 在油盒中安装三个洁净的试验钢球，并用夹具夹紧。
5. 把试验中所用到的试验油倒入油盒中，使润滑油充满油盒中的空隙，并使润滑油浸没过油盒中三个试验钢球顶部。
6. 按照所需要的转速调变频器的相应频率及相应的参数。
7. 设置电脑上程序的相应初值。
8. 开始试验，注意观察电脑显示屏上的摩擦系数的曲线变化，并记录数据。
五、数据处理：
图二
图三
图四
图五
图六
图七
图二、图三、图四分别为2#、3#、4#油样所做实验数据图，图五、图六、图七分别为2#、3#、4#油样实验后钢球磨斑，由此可以得到摩擦系数、油膜强度和磨斑直径，数据见表一所示。
表一
六、实验结论与分析：
1. 由实验测出的铝轧制油的平均摩擦系数为0.0933。
2. 实验开始时摩擦系数波动较大，原因如下：
（1）试验机开始运转还未达到稳定状态。
（2）钢球开始运转是逐渐加速的，所以在速度稳定以前，摩擦系数变化较大。
（3）一开始钢球之间没有完全啮合，这种不稳定的摩擦系数变化大。
（4）油盒中的润滑油在钢球的表面分布不均匀，钢球接触面之间的润滑油的量变化较大。
从两分钟后四球机的运转达到稳定状态，钢球完全啮合，接触点间的润滑油的量基本不再变化，逐渐趋于稳定，因此摩擦系数基本趋于稳定，不再大范围的变化。
由此测出每一时刻的铜轧制油的摩擦系数。
3. 实验误差：误差主要来自于实验仪器的系统误差，同时，在测量磨斑直径时，会有测量误差。
实验名称：不同轧制条件对轧铝工艺的影响
一、实验目的：
研究不同的润滑条件对轧制厚度、轧制压力和扭矩的影响。
二、实验器材：
铝板（三块）、二辊实验轧机、千分尺、电子显微镜、两种不同的润滑油2#油、3#油、传感器、计算机。
三、实验原理：
采用不同摩擦条件计算变形区轧制单位压力和摩擦力的结果比较见图一，很明显，采用的摩擦条件不
同，计算的摩擦
力与轧制压力
差别较大。
同样，在摩
擦条件相同的
条件下，摩擦系
数对轧制压力的图一
影响也是很明显的。
图二
为采用滑动摩擦条件，摩
擦系数对轧制压力的影响。
按卡尔曼方程计算的轧制
压力在中性点处出现一个
峰值，被称为摩擦峰，摩
擦峰的大小与形状处理与
计算选用的摩擦模型有关
外，还与摩擦系数密切相
关，特别是当摩擦系数较
高时，轧制压力成倍增加。
图二
本实验中在干轧、2#油、3#油的条件下对铝板进行轧制，三中条件下摩擦系数不同，则通过实验可以知道摩擦系数对轧制压力、轧制力矩的影响情况。
四、 实验步骤：
1. 测量铝板的轧前厚度，将数据记录在电脑上，设置道次为6。
2. 打开轧机，根据测量的铝板厚度调整轧辊之间的间距，设定第一次轧下量为原始厚度的30%，二三四次的轧下量为原始厚度的20%，第五次的轧下量为原始厚度的10%，第六次的轧下量为原始厚度的0%。
3. 将铝板送入轧机入口进行轧制，测量轧制后的厚度，记录数据，将第一道次的轧后厚度作为第二道次的轧前厚度，在电脑上输入相应的数据，调整轧辊进行第二道次的轧制。
依次进行后面几道次的轧制。
4. 将其他的两块铝板用2#油、3#油润滑后按照上述步骤进行轧制。
5. 轧制结束后清理轧辊，关闭轧机。
6. 将轧制后的铝板放在显微镜下观察其表面状况。
注意：每次换油前要清洗轧辊，避免残留物影响实验结果
五、数据处理：
1. 干轧铝表面状况图（图三）及数据（表一）：
图三
道次
厚度H(mm) 厚度
h(mm) 压力
1(kn) 压力
2(kn) 扭矩
(kn-m) 速度
(rpm) 电压(V) 电流(A) 功率(KW) 时间(s) 1 1.331 1.135 15.82 18.81 0.17 10.64 0 0 0.75 1.55 2 1.135 0.855 23.71 23.56 0.2 10.53 0 0 0.91 2.06 3
0.855
0.577 29.87 36.91
0.26
10.88
1.29
2.59
4
0.577
0.37 44.4 53.96 0.36 10.32 0 0 1.56 4.14
5 0.37 0.27 37.81 44.68 0.23 10.52 0 0 1.23 2.24
6 0.2
7 0.22 27.4 34.04 0.21 10.47 0 0 0.96 2.75
表一
2. 用2#油轧铝表面状况图（图四）及数据（表二）
图四
道次厚度
H(mm)
厚度
h(mm)
压力
1(kn)
压力
2(kn)
扭矩
(kn-m)
速度
(rpm)
电压
(V)
电流
(A)
功率
(KW)
时间
(s)
1 1.291 1.105 14.7 18.91 0.17 10.08 0 0 0.83 1.55
2 1.105 0.849 22.75 28.11 0.18 10.1
3 0 0 0.97 2.06
3 0.849 0.578 30.72 37.58 0.3 10.85 0 0 1.17 2.75
4 0.578 0.346 44.8 54.9 0.3
5 10.72 0 0 1.51 2.06
5 0.34
6 0.229 37.72 36.63 0.24 10.5
7 0 0 1.4 3.09
6 0.229 0.181 23.5
7 29.44 0.1 10.74 0 0 0.93 1.89
表二
3.
用2#油轧铝表面状况图（图五）及数据（表三）
图五
道次厚度
H(mm)
厚度
h(mm)
压力
1(kn)
压力
2(kn)
扭矩
(kn-m)
速度
(rpm)
电压
(V)
电流
(A)
功率
(KW)
时间
(s)
1 1.28 1.128 11.6
2 15.7 0.12 9.97 0 0 0.82 1.55
2 1.128 0.772 18.99 24.76 0.18 10.28 0 0 0.96 1.89
3 0.772 0.602 30.9 30.72 0.23 10.51 0 0 1.21 2.58
4 0.602 0.372 42.09 48.07 0.36 10.48 0 0 1.4
5 2.41
5 0.372 0.233 34.68 34.09 0.28 10.57 0 0 1.31 3.27
6 0.233 0.182 23.4 23.82 0.11 10.9 0 0 1.02 1.55
表三
图六
图七
图八
图六、图七、图八分别为轧后厚度、轧制压力、扭矩与轧制道次变化曲线。
六、实验结果与讨论：
1. 由轧后铝表面状况图可以看出，加润滑油之后的划痕较细，改进了成形制品质量，减少金属损失。
2. 二三四道次压下量相同，相对压下量呈递增趋势，轧制压力与扭矩增大，说明轧制压力、扭矩和相对压下量呈正比例关系。
3. 实验误差：
（1）来自实验仪器的系统误差。
（2）测量轧前厚度与轧后厚度时，读数有一定的误差。
（3）轧辊还没有稳定运转即进行轧制，导致轧制压力不稳定或有误差。
（4）润滑油未均匀铺展，会对实验结果有一定影响。
（5）外界环境比如温度对实验结果的影响。