金属塑性加工的摩擦与润滑
摩擦、磨损和润滑
摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。
一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。
1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。
在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。
在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。
2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。
与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。
3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。
此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。
这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。
4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。
二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。
但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。
a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。
摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论
第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。
1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。
于1966年提出了一项调查报告。
这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。
这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。
摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。
科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。
故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。
中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。
美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。
1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。
润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。
实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。
80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。
中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。
塑料制品的润滑性与摩擦特性研究
塑料制品的润滑性与摩擦特性研究在现代工业生产与日常生活中，塑料制品以其独特的轻便、耐用、成本低廉等优点，已广泛应用于各个领域。
然而，在使用过程中，塑料制品的摩擦与润滑问题不容忽视。
本篇文章目的是从专业的角度，分析并探讨塑料制品的润滑性与摩擦特性。
塑料材料的摩擦机理塑料材料的摩擦特性是由其分子结构和物理状态决定的。
通常，塑料可以分为两大类：热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料在加热时可以软化、冷却后硬化，而热固性塑料则在加热时发生化学变化，形成不可逆的硬化过程。
这两类塑料的摩擦机理有所不同。
热塑性塑料热塑性塑料的分子结构通常较为线性或支链状，具有良好的流动性。
在摩擦过程中，热塑性塑料的表面分子会因受到外力而发生滑移，形成滑移层。
当外力增大到一定程度，滑移层开始发生塑性变形，从而产生摩擦力。
随着摩擦的进行，塑料表面可能会发生熔融，甚至脱落，从而影响其润滑性能。
热固性塑料热固性塑料的分子结构较为复杂，通常具有网状结构。
在摩擦过程中，热固性塑料的表面不易发生滑移，因此其摩擦系数相对较大。
此外，热固性塑料在高温下也不易熔融，因此在高温环境下，其润滑性能较差。
润滑剂的选择与应用为了改善塑料制品的润滑性能，通常需要添加润滑剂。
润滑剂可以降低塑料制品表面的摩擦系数，减少磨损，延长使用寿命。
选择合适的润滑剂，需要考虑塑料材料的类型、使用环境、温度等因素。
润滑剂的类型润滑剂主要分为两大类：固体润滑剂和液体润滑剂。
固体润滑剂通常具有良好的耐磨性和较高的摩擦系数，适用于高温、高压的环境。
液体润滑剂则具有良好的流动性，可以在低温环境下提供良好的润滑效果。
润滑剂的应用在实际应用中，润滑剂的添加方式有多种，如物理混合、化学反应等。
此外，还可以通过改变塑料制品的微观结构，如添加润滑性较好的填料，来提高其润滑性能。
本文对塑料制品的润滑性与摩擦特性进行了分析。
塑料材料的摩擦机理与其分子结构和物理状态有关。
热塑性塑料在摩擦过程中易发生滑移和熔融，而热固性塑料的表面不易发生滑移，摩擦系数较大。
6 金属塑性变形与流动问题
附加应力定律：任何塑性变形物体内部，在变形过程中均
有自相平衡的附加应力。
6. 2. 2 变形条件对金属塑性的影响
一、变形温度
碳钢的塑性随温度变化图
就大部分金属来言，其总的趋势是：随着温 度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的 线性上升。
2．变形速度
塑 性
Ⅰ Ⅱ
变形速度，1/秒 图5-18 变形速度对塑性的影响
3．变形程度
冷变形时，变形程度越大，塑性越低；热变 形时，变形程度越大，塑性越高。
变形过程中，物体各质点将 向着阻力最小的方向移动。即 做最少的功，走最短的路。
图3-1 开式模锻的金属流动
图3-2 最小周边法则
拔长效率较低，主 要用于修正尺寸
拔长效率较高
6. 2 影响金属塑性、塑性变形和流动的 因素
6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 塑性、塑性指标和塑性图 变形条件对金属塑性的影响 其他因素对塑性的影响 提高金属塑性的途径 摩擦对金属塑性变形和流动的影响 工具形状对金属塑性变形和流动的影响 金属各部分之间关系对塑性变形和流动的影响 金属本身性质不均匀对塑性变形和流动的影响
三、残余应力
定义：引起应力的外因去除后在物体内仍残存的应力。 特点：残余应力是弹性应力，它不超过材料的屈服极限。 分类： （１）第一类残余应力：存在于变形体各大区之间； （２）第二类残余应力：存在于各晶粒之间； （３）第三类残余应力：存在于晶粒内部。 残余应力产生的原因： （１）塑性变形不均匀。残余应力的符号与引起该残余应力 的塑性应变符号相反。 （２）温度不均匀（加热／冷却不均匀）引起的热应力。 （３）相变过程引起的组织应力。
金属塑性成形原理知识点
物和非金属夹杂物在钢中的分布 张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。 晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。 变形织构 ：在塑性变形时，当变形量很大，多晶体中原为任意取向的各个晶粒，会逐渐调整 其取向而彼此趋于一致。这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的再结晶。 主应力：切应力为 0 的微分面上的正应力。 主方向：主应力方向，主平面法线方向。 主应力空间：由三个主方向组成的空间。 主切应力：切应力达到极值的平面上作用得切应力。 主切应力平面：切应力达到极值的平面。 主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称 为主平面。 平面应力状态 ：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴 无关的应力状态。 平面应变状态 ：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有 变形的变形状态。 理想刚塑性材料 ：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的 材料。 理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。
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江西理工大学 10 机械 4 班 《金属塑性成形原理》知识点
詹琦平
自由能状态自发恢复的趋势 静态再结晶：冷变形金属加热到更高温度后，在原来版型体中金属会重新形成无畸变的 等轴晶直 至完全取代金属的冷组织的过程。 动态回复：在热塑性过程中发生的回复。 动态再结晶：塑性过程中发生的再结晶。 亚动态再结晶：指变形过程中已变形但尚未长大的动态再结晶晶核以及长大到中途的再 结晶晶粒 被遗留下来，当变形停止后而温度又足够高时，这些晶核和晶粒会继续长大的过程。 热塑性变形的对金属组织性能的影响： 1）改善晶粒组织 2）锻合内部缺陷 3）形成显微组织 4）改善偏析 5）破碎并改善碳化
浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑
浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑摘要：在金属压力加工过程之中，摩擦和润滑无疑是其中不可忽视的工艺因素。
变形金属与变形工具之间的摩擦力，绝大部分情况下，都是有害的摩擦力，仅有如轧辊咬入金属这种极少数的情况下的摩擦力，才会对金属压力加工过程产生促进作用。
为此，在金属压力加工过程中，润滑剂的使用就变得十分重要。
本文结合笔者实际工作经验，简要分析了金属压力加工过程中的摩擦与润滑，以期能为相关工作者提供一定参考。
关键词：金属压力加工；摩擦；润滑1摩擦和润滑的机理摩擦于金属压力加工中，主要分为如下几种类型：吸附摩擦、液体摩擦、干摩擦，以及另外两种混合摩擦，半液体摩擦与半干摩擦。
在压力加工过程中，金属工件的晶体在外力的作用之下，沿着滑移方向于晶间的滑移面上出现滑移。
宏观的金属塑性变形，在数个滑移单元一同协调作用时，就会产生。
因此，实质上塑性变形，就是表层金属的剪切流动变形过程。
为此，金属压力加工中摩擦力，就是克服流动剪切力。
若是在金属压力加工过程中，将润滑剂加入到工件和工具之间的空隙处，则能够一定程度啥还给你减少接触载荷，使得摩擦应力能维持在一个较低的状态。
通常工具表面都覆盖有一层氧化膜，同时还或多或少存有一些因为化学和物理作用而吸附的有机物质与水蒸气。
正是由于有着化学吸附和金属表面所形成的边界润滑膜，实际接触部分的摩擦力不会很大。
虽然，润滑剂分子和金属表面互相吸引，会形成定向排列的分子棚，层间剪切阻力也比较小。
但工件和模具间的界面，难以出现平直光滑这一理想的状态，因而，较易破坏吸附层表面，形成半干摩擦。
金属和润滑剂之间的分子作用力，决定了润滑剂吸附层内分子的定向排列。
分子的定向排列明显增强，则润滑剂之中有着表面活性分子式，为此，在非极性介质中加入带有表面活性的物质，会使润滑的效果得以很大改善。
2金属压力加工中摩擦的特点和影响因素2.1摩擦的特点（1）压力高且接触面积大。
金属压力加工过程中的单位压力，通常是500兆帕。
金属压力加工中的摩擦与润滑
金属压力加工中的摩擦与润滑摘要:在金属压力加工的过程中，摩擦与润滑是其中比较重要的工艺因素。
对于影响摩擦的因素，润滑剂的使用机理和特点等都是需要重视和研究的问题。
本文从这些问题提出以下粗浅的想法。
关键词:金属压力加工；摩擦；润滑引言在金属压力加工中,制品与工具表面间存在相对滑动,不可避免地会产生摩擦。
为了减轻这种外摩擦的不良影响,通常需要进行工艺润滑。
事实证明:了解这种偶件之一的金属基体发生连续塑性变形条件下的摩擦与润滑的规律,无论在理论上和实践上都有着极其重要的意义。
一、金属压力加工中摩擦的特点及影响因素（一）金属压力加工中摩擦的特点金属压力加工与一般机械传动中的摩擦相比,具有以下特点:（1）界面温度高压力加工时,接触面的表层温度随着滑动速度的增大而升高且不均匀,摩擦系数随滑动速度和温度的升高而增大。
但是,当温度超过一最大值后,摩擦系数随滑动速度和温度的升高而下降。
例如,同一材料在锤上镦粗比压力机上镦粗摩擦系数小20%～25%。
（2）压力高,接触面积大压力加工时的单位压力一般为500MPa。
单位压力小时,摩擦系数与压力无关。
当压力大到某一值后,摩擦系数趋于稳定。
接触面积大小与材料种类有关。
随着接触面积增大,材料粘着系数与摩擦系数也增大。
（二）金属压力加工中摩擦的影响因素（1）变形温度在压力加工中,变形温度对摩擦的影响十分复杂、随着温度的升高,将会出现互相矛盾的两种现象:一方面,金属容易产生氧化皮,因而摩擦系数增大;另一方面,变形应力的降低又使摩擦系数减小。
而且,随着温度的变化,氧化皮的性质和厚度也发生变化。
在温度较低时,氧化皮呈脆性。
随着温度增高,氧化皮厚度增大,摩擦系数也增大。
达到一定温度时,氧化皮开始软化,摩擦系数达到峰值。
温度再升高时,氧化皮的塑性增大到一定限度,摩擦系数减小。
含碳量对摩擦的影响,主要在于氧化皮性质不同。
（2）变形速度在压力加工中,变形速度对摩擦系数的影响也很大。
变形速度增大时,摩擦系数降低。
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。
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=m·k 式中，m为摩擦因子
§4.4 摩擦系数及其影响因素
摩擦系数随金属性质、工艺条件、表面状态、单位压力及 所采用润滑剂的种类与性能等而不同。其主要影响因素有：
1 .金属的种类和化学成分 2.工具材料及其表面状态 3. 接触面上的单位压力 4 .变形温度 5.变形速度 6 .润滑剂
3. 圆环镦粗法
此法较简单，不需测定压力，也不 需制备许多压头和试件。可测定各 种温度、速度条件下的摩擦系数， 应用广泛。但由于圆环试件在镦粗 时会出现鼓形。环孔出现椭圆形等， 引起测量上的误差，影响结果的精 确性。
塑性加工常用摩擦系数 ➢热锻时的摩擦系数
材料 45 钢
锻铝
坯料温度 （℃） 1000 1200
§4.5 测定摩擦系数的方法
➢ 夹钳轧制法 ➢ 楔形件压缩法 ➢ 圆环镦粗法
1. 夹钳 h
k
简单易做，也比较精确，可用来测定冷、热态下的摩擦系数。
2. 楔形件压缩法
(L'c L"c ) 2
(L'c L"c )
与轧制过程及一般的平锤下镦粗相似，应用较方便，主要困难是在 于较难准确的确定中立面的位置及精确的测定有关数据。
的乳液为什么具有良好的润滑作用？
四. 润滑剂中的添加剂 润滑油中的添加剂，一般应易溶于机油，热稳定性要好， 且应具有良好的物理化学性能。 常用的添加剂有油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂等。
五. 润滑方法的改进 1．流体润滑 2．表面处理 （1）表面磷化处理 （2）表面氧化处理 （3）表面镀层
作业
1．金属塑性加工的接触摩擦有哪些主要特点？对加工过 程有何影响和作用？
✓ 所谓润滑剂的粘度，是指润滑剂本身粘、稠的程度。 它是衡量润滑油流动阻力的参数，
➢ 吸附机制
三、润滑剂的选择
1．塑性成形中对润滑剂的要求 在选择及配制润滑剂时，必符合下列要求： （1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍
能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态； （2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不
2．金属塑性加工的摩擦分类及其机理如何？ 3．金属塑性加工的主要摩擦定律是什么？ 4．影响摩擦系数的主要因素有哪些？ 5．简述塑性加工接触摩擦系数的测定方法及原理。 6．简述塑性加工过程润滑的目的及机理。 7．简述塑性加工工艺润滑剂选择的基本原则。 8．压力加工中所使用的润滑剂有哪几类？液体润滑剂中
➢ 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.
外摩擦在压力加工中的作用
N ——接触面上的正应力；
——接触面上的摩擦切应力。
由于摩擦系数为常数（由实验确定），故又称常摩擦系数 定律。对于像拉拔及其他润滑效果较好的加工过程，此定 律较适用。
2．最大摩擦条件
当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状
态时，单位摩擦力（ ）等于变形金属流动
时的临界切应力k，即：
= k
3．摩擦力不变条件
分解，不变质； （3）润滑剂有冷却模具的作用； （4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用； （5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境； （6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。
2．常用的润滑剂 ➢ 液体润滑剂包括矿物油、动植物油、乳液等 ➢ 固体润滑剂，包括石墨、二硫化钼、肥皂等 ➢ 液-固型润滑剂 ➢ 熔体润滑剂
➢ 分子吸附说 分子吸附学说认为：摩擦产生的原因是由于接触面上分 子之间的相互吸引的结果。物体表面越光滑，实际接触面 积就越大，接触面间的距离也就越小，分子吸引力就越强， 因此，滑动摩擦力也就越大。
4.3.2 塑性加工时接触表面摩擦力的计算
在计算金属塑性加工时的摩擦力时，分下列 三种情况考虑 1．库仑摩擦条件
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。
这时不考虑接触面上的粘合现象（即全滑动），认 为摩擦符合库仑定律。其内容如下： （1）摩擦力与作用于摩擦表面的垂直压力成正比例，与摩擦表
面的大小无关； （2）摩擦力与滑动速度的大小无关； （3）静摩擦系数大于动摩擦系数。
其数学表达式为：
F
式中
N 或
F——摩擦力；
N
——外摩擦系数；
N ——垂直于接触面正压力；
70
0.057
140
0.07
磷酸锌 0.013 0.032 0.043 0.043
值 磷酸锰 0.085 0.070 0.057 0.066
磷酸镉 0.034 0.069 0.055 0.055
➢拉深时的摩擦系数
材料
无润滑
08 钢 0.20~0.25
12Cr18Ni9Ti 0.30~0.35
铝
0.25
杜拉铝
0.22
矿物油 0.15 0.25 0.15 0.16
油+石墨 0.08~0.10
0.15 0.10 0.08~0.10
➢热挤压时的摩擦系数
润滑
无润滑 石墨+油
铜 0. 25
值
黄铜
青铜
铝
铝合金
0. 18~0.27 0. 27~0.29
0.28
0.35
比上面相应数值降低 0. 030~0. 035
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。
镁合金 0. 28
§4.6 塑性加工的工艺润滑
4. 6. 1 工艺润滑的目的及润滑机理
一. 润滑的目的: ➢ 减少工模具磨损，延长工具使用寿命 ➢ 提高制品质量 ➢ 降低金属变形时的能耗
二. 润滑机理:
➢ 流体力学原理 ✓ 所谓润滑剂的活性，就是润滑剂中的极性分子在摩
擦表面形成结实的保护层的能力。它决定润滑剂的 润滑性能及与摩擦物体之间吸引力的大小。当润滑 剂中有极性的物质存在时，会减少纯溶剂的表面张 力，而加强金属（工具与变形物体）与润滑剂分子 间的吸附力。
400
不同润滑剂的 值
无润滑
炭末
机油石墨
0. 37
0. 18
0. 29
0. 43
无润滑
汽缸油
+10%石墨
0. 25 胶体石墨
0. 31 精制石蜡 精制石蜡 +10%石墨
0. 48
0. 09
0. 10
0. 09
0. 16
➢磷化处理后冷锻时的摩擦系数
压力
（MPa） 无磷化膜
7
0.108
35
0.068
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。
4.摩擦机理
➢ 表面凸凹学说 所有经过机械加工的表面并非绝对平坦光滑，都有不同程 度的微观凸起和凹入。当凹凸不平的两个表面相互接触时， 产生机械咬合。当这两个相互接触的表面在外力的作用下 发生相对运动时，相互咬合的部分会被剪断，此时摩擦力 表现为这些凸峰被剪切时的变形阻力。
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。
§4.3 塑性加工中摩擦的分类及机理
第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑
§4. 1 §4. 2 §4. 3 §4. 4 §4. 5 §4. 6
概述 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 塑性加工中摩擦的分类及机理 摩擦系数及其影响因素 测定摩擦系数的方法 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。