摩擦与润滑(1-7章)总结

第一章摩擦学绪论

摩擦力：两个相互接触的物体，在外力的作用下，发生相对运动时，阻碍运动的阻力。

根据两个摩擦物体状态不同分为：固体与固体的摩擦、固体与液体的摩擦、固体与气体的摩擦。

磨损：摩擦副之间发生相对运动时引起接触表面材料的迁移或脱落过程。

磨损和摩擦热是摩擦的必然结果。

润滑：在两个相对运动的表面之间施加润滑剂，以减少摩擦和磨损的过程。

摩擦理论的两种学说：

凹凸说：认为摩擦的起因是一个凹凸不平的表面沿另一个表面上的微凸物体上升所做的功。粘附说：认为摩擦的起因是接触摩擦区两表面之间分子的粘附作用。

研究摩擦的意义：1、降低金属成形过程力能的消耗；

2、提高生产效率；

3、改进成形制品质量，减少金属损失。

4、节约用水，减少酸液的使用。

第二章表面性质与表面接触

按照凹凸不平的几何特征和形成原因，实际的金属表面形貌是由形状偏差、波纹偏差和表面粗糙度组成。

常用粗糙度：Ra（中线平均值）、Rs（均方根值）

表面粗糙度的测量通常用显微镜和表面轮廓仪，其中表面轮廓仪不仅可以测量全部16个表面参数，而且还可以得到表面轮廓的图形。

➢表面吸附根据吸附膜的性质不同分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附：在气体与固体的表面接触时，由于分子间的作用力（范德华力）而产生的吸附，其特征是不改变吸附层的分子结构或电子分布，吸附能力较弱。当温度升高时易发生解吸。化学吸附：在接触面上分子间发生了电子交换，或是电子对的偏移，电子分布发生变化而形成的化学结合力。吸附能力比物理吸附大，在较高温度时才能解吸。

接触面积：表观接触面积（或名义接触面积，用Aa表示）、轮廓接触面积（Ac）、实际接触面积（Ar）。实际接触面积是很小的，一般只占表观接触面积的0.01%-1%，但是当接触表面发生相对运动时，实际接触面积对摩擦和磨损却起着决定作用。

➢润滑条件下金属的的表面粗糙化：在金属成形过程中，工模具与变形金属接触表面之间，

当存在连续的足够厚度的润滑油时，由于过后的油膜阻碍了金属表面与工模具的直接接触，变形过程中金属的表面如同自由表面变形，导致变形后表面差生粗糙化现象。（粘度越大越严重）。

第三章材料成形摩擦理论

外摩擦：材料成形中，接触表面发生相对运动产生阻碍接触表面金属质点流动的摩擦力。内摩擦：工件发生塑性变形时，金属内部质点产生相对运动引起的摩擦。（表现为内部发热）材料成形过程摩擦的特点：1、内外摩擦同时存在

2、接触压力大（冷变形500MP-2500MP；热变形50MP-500MP）

3、影响摩擦系数因素众多（应力状态、变形几何参数、工艺条件）

4、接触表面状况与性质不断变化

材料成形过程摩擦的作用：1、改变物体应力状态，致使金属变形抗力和能耗增加

2、引起工件变形与应力分布不均匀

3、加速工模具磨损，降低使用寿命

4、恶化制品质量，增加金属消耗

5、降低作业率，增加生产成本

摩擦类型：根据表面接触状况不同，一般分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦

干摩擦：当接触表面之间没有任何润滑剂或其他任何污垢物时差生的摩擦。F=μN

边界摩擦：接触副表面之间存在及薄边界油膜（厚度约为1/100μm-1/10μm）时产生的摩擦。F=μN

流体摩擦：摩擦副之间完全被润滑油膜个开始产生的摩擦，又称液体摩擦。F=η●●s

混合摩擦：在金属成形过程中，实际上常常是以上三中摩擦形式共存，称为混合摩擦。

基本摩擦理论：1、分子-机械理论：摩擦力是由接触表面微凸体间的机械啮合力与分子间相互吸引力之和。F=F变+F粘（比凹凸说全面）；2、粘着理论（吸附理论、焊合理论）：认为啮合力是由于凸峰在接触以后承受压力发生塑性变形而产生的。F=τm A r+F p

第四章影响摩擦的因素

➢影响摩擦的因素：

1、接触表面性质。a、金属种类和化学成分（同类金属≥不同类金属≥金属-非金属；能形成

合金的金属≥不能形成合金的金属；不锈钢的摩擦系数比碳钢大）。b、工具表面状况

。（材质：铸铁棍小于钢棍；淬火钢小于未淬火钢等。硬度、表面粗糙度）

2、接触表面的界面膜。a、污垢膜：起润滑作用，使摩擦系数降低。b、氧化膜：由于金属氧化物的组成与性质不同，所以有时导致摩擦系数降低起到润滑作用，有时使摩擦系数增加起到磨损作用。c、金属膜：金属膜是为了防止接触表面粘着，人为地在工模具或工件表面覆盖连续的金属膜，以达到润滑的目的。

3、成形温度。a、无润滑条件时：主要是温度改变了金属氧化物的成分性质以及材料接触压力变化。比如碳钢随成形温度的增加，摩擦系数先增加后减小。b、有润滑条件时：温度主要通过改变润滑剂的粘度来影响摩擦系数。一般来说，随温度升高，润滑剂粘度下降，因此油膜厚度减小，导致摩擦系数增加。

4、成形速度。a、轧制速度：在低速范围内，随轧制速度的增加，变形区油膜厚度增加，摩擦系数减小。b、拉伸速度：主要是造成温升，引起油膜破裂。

5、变形程度。a、载荷的影响：实践证明，金属表面之间的摩擦系数随着载荷的增加而降低。（主要原因：实际接触面的增加速度比载荷的增加速度慢）。b、变形程度的影响：低碳钢l/小于2.7时，变形区长高比对摩擦系数有特别显著影响，当l/足够大时，对摩擦系数的影响才变得很小。

金属氧化膜起润滑作用时应具备的性能：

1、氧化膜必须有一定的厚度，而且是连续的膜；

2、氧化膜必须有一定的延展性，并能跟随工件同步变形；

3、氧化膜的剪切强度应低于材料本身；

4、如果氧化膜被破坏掉，它亦能很快的再生。

第五章成形工艺润滑概述

工艺润滑的基本功能：（1）控制摩擦；（2）减少磨损；（3）降低成形过程力能参数；（4）改善成形制品表面质量；（5）隔热性；（6）冷却性；（7）化学稳定性；（8）不同工况的适应性；（9）使用方便可控制性；（10）使用安全性；（11）残留物易清除；（12）符合环保要求。乳化液：两个互不相溶的液相中，一种液相以细小液滴的形式均匀分布于另一种液相中形成的两相平衡体系。

乳化剂：由两种互不相容的液相（如油和水）混合时，不能形成稳定的平衡体系，故需加入表面活性剂，即乳化剂。（其分子一端为憎水基，一端为亲水基）