Реферат: Смазки при обработке металлов давлением

При обработке давлением широко применяютсмазки. Основное значение смазки — снижение коэффициентов трения. Смазкаобразует промежуточный слой между деформируемым телом и инструментом, полностьюили частично изолирующий их друг от друга. Если смазка полностью изолируеттрущиеся поверхности, то получается трение жидкостное. При обработке металловдавлением вследствие высоких удельных давлений смаака не всегда полностьюизолирует трущиеся поверхности, поэтому получается трение полужидкостное.

Для того чтобы смазка в достаточнойстепени изолировала деформируемое тело от инструмента, не разрывалась и невыдавливалась, она должна иметь достаточную активность и вязкость.

Активность смазки — способность образовывать наповерхности трения прочный защитный слой из ее полярных молекул. Активностьсмазки зависит от наличия в ней поверхностно активных веществ, к которымотносят жирные кислоты (олеиновая, стеариновая, пальмитиновая) и их соли,являющиеся мылами. Для создания активности достаточно небольшой добавки жирныхкислот к смазке.

Вязкость смазки обеспечивает еесопротивление выдавливанию из места контакта трущейся пары. Смазка, обладающаядостаточной активностью и вязкостью, при высоком качестве отделки поверхноститрущихся тел и высокой скорости скольжения может создать условия дляжидкостного или полужидкостного трения.

При жидкостном трении сила необходима дляпреодоления внутреннего трения слоя смазки. По Ньютону сила трения

а напряжение трения

τ = η· υ / h

где η — вязкость жидкости; υ — скоростьскольжения; h — толщина слоя смазки.

Из формул видно, что сила и напряжение трения прижидкостном трении не зависят от нормального давления, но зависят от площадиконтакта в противоположность сухому трению. Сила трения тем больше, чем вышевязкость смазки. Однако высокая вязкость необходима для создания при трениипрочного не разрывающегося слоя. Вязкость смазки надо выбирать в зависимости отусловий работы. Так, чем больше удельное давление на контакте, тем большейвязкостью должна обладать смазка.

Влияние скоростискольжения при жидкостном трении противоположно ее влиянию при сухом трении.Так, при сухом трении сила трения уменьшается с увеличением скоростискольжения, а при жидкостном, наоборот, с увеличением скорости скольжения силатрения растет. Однако при увеличении скорости скольжения большее количествосмазки увлекается в зону контакта при этом толщина пленки увеличивается и силатрения уменьшается.

При холодной обработке давлением с большими степенямидеформации и высокими скоростями (прокатка тонких полос и лент, волочениепроволоки), когда выход тепла значителен, смазка, помимо основного требования — снижения силы и коэффициента трения, должна охлаждать инструмент иобрабатываемый металл. В связи с этим она должна обладать высокойтеплоемкостью.

При горячей обработке давлением (особеннопри высоких температурах) с большими удельными давлениями и относительнобольшой длительностью контакта между металлом и инструментом (например,прессование стальных прутков, труб) смазка должна обладать малойтеплопроводностью. Это позволит предохранить инструмент от чрезмерногоперегрева.

П.А. Ребиндер установил физико-химическоевоздействие смазки на поверхностный слой деформируемого металла. Смазка,обладающая достаточной поверхностной активностью, снижает потребное усилие,уменьшает коэффициент трения не только.непосредственно разделениемповерхностей трущихся тел, но и через уменьшение сопротивления деформацииповерхностного слоя.

При пластической деформации в условияхразноименной схемы напряженного состояния молекулы смазки проникают вповерхностные поры и микроскопические трещины и оказывают расширяющее действиена поверхностный слой. Последний делается более податливым, пластифицируется иэто приводит к дополнительному снижению коэффициента трения.                  .

В последнее время проведены работы повнедрению режимов обработки металлов давлением в условиях жидкостного илиполужидкостного трения путем применения гидростатической и гидродинамическойсмазки.

Особенно большие работы выполнены при волочении, гдеособенно вредна роль трения и где прежде, чем в других процессах обработкидавлением, можно применить эти системы смазки.

Сущность гидростатической. смазкизаключается в том, что смазка в зону деформации подается под большим давлением,что способствует лучшему проникновению смазки между инструментом идеформируемым телом, изолируя их друг от друга. Этот способ требует установкидостаточно сложного оборудования, в частности насоса высокого давления. Болееперспективна гидродинамическая смазка.

Сущность гидродинамической смазкизаключается в том, что перед входом металла в зону деформации создаетсяповышенное давление смазки вследствие гидродинамического эффекта. Этот эффектвозникает вследствие того, что смазка, налипшая на движущуюся в направлениизоны деформации проволоку, трубу или полосу, увлекается ими в узкие идостаточно длинные насадки; при большей скорости движения через насадку всмазке создается давление, соизмеримое с сопротивлением деформацииобрабатываемого металла.

Помимо указанных основных свойств, смазкадолжна удовлетворять ряду технологических требований; легко наноситься наметалл и инструмент, быть химически пассивной (не разъедать металл иинструмент), иметь минимальное количество остатков, чтобы не загрязнятьповерхность после термической обработки, быть безвредной для рабочих и т. п.

В зависимости от назначения применяютследующие смазки:

1. Жидкие и консистентные смазки — эмульсии, масла растительные, минеральные и смеси. Эмульсии, представляющиесобой смесь воды и взвешенных в ней мельчайших капелек масла, обладают хорошейохлаждающей способностью. Их применяют главным образом при холодной обработкеметаллов давлением с большими скоростями.

При больших давлениях применяют масла и ихсмеси, обладающие большей вязкостью, для повышения вязкости к маслам иногдадобавляют загустители (парафин, стеарин). Для повышения активности масел к нимдобавляют активные наполнители (серный цвет, хлористые соединения и т.п.).

2. Порошкообразные смазки — мыла в видепорошка или стружки, графит. Последний часто применяют в виде добавки к маслами в виде водной суспензии с некоторыми добавками.

3. Стекло в виде порошка или ватыприменяют при горячем прессовании сталей и тугоплавким металлов. Присоприкосновении с нагретым металлом стекло размягчается, плотно прилипает кповерхности металла и, выполняя роль смазки, предохраняет инструмент отперегрева.

4. При волочении проволоки и труб извысокопрочных сталей и сплавов применяют покрытые заготовки мягкими пластичнымиметаллами (медь, свинец), на которые наносят смазку.