摩擦与润滑---6金属材料成形过程的润滑.ppt

润滑极限是润滑失效的临界值，即润滑可能出现的“极限”状态。 由Stribeck曲线可知，曲线向左端和向右端有两种润滑极限状态（失效状态）： 1)向右端 随着速度的增加,流体的层流状态可能转变为紊流状态。 2)向左端 随着速度的降低,各种非流体动压润滑状态运转, 润滑剂膜最终将会破坏, 并导致“胶合”或“咬死”形式的严重失效。 极性分子与金属表面除能发生物理吸附外，在一定的条件下还可通过化学作用，发生化学吸附。当金属表面有一层氧化薄膜、并与脂肪酸等起化学反应，生成脂肪酸盐而比较牢固的吸引在金属的表面时，可以起到边界润滑作用。反应式： 2RCOOH+MeO=(RCOO)2Me+H2O 脂肪酸盐的熔点较原脂肪酸高 ,耐热性好,不易破裂。 图表示硬脂酸〔C17H35COOH〕在钢坯表面化学吸附形成的单分子层硬脂酸铁皂膜。 当金属表面上形成几个分子厚的边界吸附膜时，由于极性分子的极性基团与金属表面的牢固吸附，接触表面产生相对滑动，将在边界膜内进行： a—极性分子的极性端与金属表面结合牢固； c、e—极性分子的极性端结合牢固； b、d、f—非极性端结合弱，易形成滑移面。 * * 6.1 概述 ◆润滑目的：润滑剂形成的膜将彼此作相对运动的表面隔开,降低剪切阻力，减少表面任何损伤。在金属塑性成形中主要提高工具的寿命，节省能源，保证产品的质量。 ◆润滑方式：根据润滑膜的厚度、二物体接触表面合成粗糙度的高度（界面高度）分布，可分为不同的润滑方式。现在普遍认为1990～1992年 提出的 Stribeek曲线代表了有润滑剂粘度η、速度V、载荷F为函数的有润滑运动表面的通用特性曲线。 根据表面几何形貌、材料、运转条件及表面分离距离h，可分3种主要润滑状态： I. 流体动压润滑 （油膜h合成粗糙度R：摩擦阻力 来自润滑剂内摩擦，μ小，磨损W小） Ⅱ. 混合润滑 （油粘度、速度小，或载荷大：h小≈R， 载荷由油膜和部分微凸体承担） Ⅲ. 边界润滑 （接触微凸体数目增多，油膜h减少成为 单分子层，载荷主要由微凸体承担） 6.金属材料成形过程的润滑 ◆ 润滑极限 6.2 流体润滑 在适当条件下，工具与工件表面间由一定厚度(一般在1.5～2 mm以上)的润滑油膜隔开，依靠润滑油的压力来平衡外载荷，在润滑油膜中的分子大部分不受金属表面力场的作用，而可以自由地移动，这种状态称为流体润滑。 流体润滑下摩擦系数很小，通常为 0.001～0.008。根据流体润滑油膜压力形成的方式不同，可将流体润滑分为二类：流体动压润滑、流体静压润滑。 ● 流体动压润滑：摩擦表面间发生相对运动，由形成的收敛油楔产生的油膜压力来 平衡外载。 ● 流体静压润滑：由外部供油系统供给一定压力的润滑油，由油的静压力来平衡外 载。 ◆流体动压润滑理论： 流体在外力作用下流动时，由于本身分子之间的内聚力以及流体与固体壁面之间的附着力，使各流层之间产生速度上的差异，各流层之间由于相对运动而产生的摩擦力称为内摩擦力。流体流动时产生内摩擦力的这种性质，叫做流体的粘性。只有在流体流动时才会呈现粘性，静止不动的流体不呈现粘性。 ◇ 牛顿流体内摩擦定律(流体摩擦定律) 假设流体做层流运动，且各流层的速度按线形分布，则这种流体的粘度不为0，称为牛顿流体。 根据牛顿的实验，对于牛顿流体，流体层间的内摩擦力F与层间厚度dz成反比，与层间接触面积A和相对运动速度dv成正比，即： F＝η·A·dv/dz τ＝F/A=η·dv/dz 式中,τ－流层间的剪应力；dv/dz－流速梯度； η－粘度，表征流体粘性大小。 ◇ 流体粘度 动力粘度：单位距离两流层以单位速度相对运动时，单位面积上的阻力。国际单位制中其单位为：N.s/m2，Pa.s。 运动粘度：它没有明确的物理意义，它表示相同温度条件下，动力粘度与密度的比值：υ＝η/ρ。国际单位制中其单位为：m2/s。 ◇ 流体摩擦定律与干摩擦