Другие предметы \ Теория обработки металлов давлением

Горячая штамповка выдавливанием осесимметричной детали, страница 9

где  μ – коэффициент контактного трения;

            N – нормальное усилие;

           р0 – удельная сила молекулярного сцепления между деформируемым  металлом и инструментом;

           S — площадь истинного контакта.

Вторая составляющая μp0S отражает влияние межмолекулярных сил сцепления на поверхности истинного контакта, величина которых обратно пропорциональна величине расстояния в пятой – седьмой степени между поверхностями заготовки и инструмента, разделенными слоем смазки. Поэтому даже незначительная прослойка (например, окислов, смазки и др.) резко уменьшает силу трения. Однако при увеличении давления разрушается прослойка и может увеличиться площадь истинного контакта, а следовательно, величина Т.

Согласно И. В. Крагельскому сила трения по закону сухого трения может быть выражена формулой

                     (28)

      где α и β – константы   трения;

q – фактическое давление на контактной поверхности.

Согласно закону гидродинамического трения, предложенному Н. П. Петровым, сила трения выражается зависимостью

                                     (29)

     где η - вязкость контактного слоя (например, смазки), зависящая от  материала и температуры слоя;

           F — площадь поверхности трения;

g — градиент скорости, зависящий от скорости движения трущихся поверхностей (металла и штампа) v и тол­щины слоя δ:

Анализ последней формулы показывает, что в этом случае давление, возникающее при штамповке, непосредственно не влияет на силу трения. Однако косвенная связь существует: с увеличением давления уменьшается толщина слоя δ, следовательно, увеличивается градиент g и сила трения.

Смазка при горячем выдавливании имеет огромное значение. Подбором смазки можно менять природу трения (переводить его из области сухого в область жидкостного), уменьшая силу трения в несколько раз. Смазывающие материалы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) максимально снижать трение между деформируемым

    металлом  и штампом;

2)  образовывать достаточно прочную разделительную пленку;

3)  газовыделение в процессе штамповки должно быть

    минимальным и безвредным;

4) не оказывать вредного действия на инструмент, оборудование и поковки;

5)  обладать охлаждающими свойствами;

6)  обладать необходимой термической стойкостью и противостоять окислению;

7)  обладать  свойствами,   позволяющими  легко  и  удобно наносить их (пульверизацией, распылением и т. п.) на поверхность штампа или заготовки как при ручной, так и при автоматизированной   штамповке;

8)  хорошо смачивать поверхность ручья и прочно удерживаться
на ней;

9)  легко удаляться из ручья следующей порцией смазки или
другим способом; не загрязнять штамп трудноудалимыми продуктами;

10) должны быть недефицитными и дешевыми.

Практически при горячей штамповке выдавливанием применяются смазки жидкие, консистентные, плавящиеся. Иногда вместо смазки используется оплавляющийся в процессе штамповки поверхностный слой заготовки. Из жидких смазок наиболее распространены смеси минеральных или растительных масел с чешуйчатым графитом. Применяются также водные коллоидные растворы графита, водные эмульсии масла, масло с сернистым молибденом MoS2, водный раствор поваренной соли и калиевой селитры и т. д. Однако жидкие смазки удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям только в тех случаях, когда выдавливание производится при невысоких удельных давлениях. При больших удельных давлениях наблюдается выжимание смазки с поверхностей контакта, разрыв пленки и обнажение новых поверхностей деформируемой заготовки, что ведет к схватыванию металла с поверхностью штампа (налипанию). При температурах горячей деформации жидкая смазка испаряется и выгорает. Графит (или другой наполнитель) уменьшает эти явления, но полностью их не устраняет. При горячей штамповке смазки на основе масла выделяют дым, ухудшая санитарно-гигиенические условия цеха.

К бездымным жидким смазкам относятся водные коллоидные растворы графита и суспензии графита в водном растворе сульфитного щелока. Недостатком этих смазок является засорение полости штампа и канала выталкивателя, наблюдаемое в тех случаях, когда затруднено смывание осадка свежими порциями смазки из-за малых зазоров между выталкивателем и стенками капала.

Консистентные смазки (петролатум, масло и вода, связанные загустителями — парафином, воском, мылами и др.) имеют те же недостатки, что и жидкие; кроме того, их трудно наносить на   штамп. Из плавящихся смазок наибольший практический интерес представляют стеклянные и соляные. Благодаря хорошим теплоизолирующим и антифрикционным свойствам стеклянные смазки значительно снижают силы трения. Высокая вязкость при хорошей прилипаемости к инструменту позволяет производить выдавливание при больших удельных давлениях и скоростях деформации. Стеклянную смазку обычно наносят непосредственно на нагретую заготовку, например качением заготовки по лотку, покрытому стеклянным порошком, тканью или волокном, или вводят в матрицу в виде прокладки. Стекло расплавляется за счет теплоты нагретой заготовки и трения. Стеклянные смазки применяют при прессовании сложных профилей и труб, особенно из жаропрочных материалов. В кузнечных цехах машиностроительных предприятий при штамповке крупных партий поковок они не получили распространения из-за несовершенства и трудоемкости способов нанесения и таких существенных недостатков, как загрязнение штампа и трудность удаления стекла с поверхности штампа и поковки. Из-за большой и неравномерной толщины слоя смазки и трудноудалимых осадков точность размеров поковки и качество ее поверхности невысокие.

Соляные смазки применяют либо в виде водного раствора солей (например, поваренной соли и калиевой селитры), наносимого на штамп, либо в виде ванны расплавленной соли, в которой нагревают заготовки перед штамповкой. Последний способ, несмотря на такое важное достоинство, как возможность осуществлять безокислительный нагрев, не нашел широкого применения из-за длительности и трудоемкости нагрева и трудности его механизации.

Скачать файл