4. Основные факторы, влияющие на контактное трение.

Сродство материалов инструмент- заготовка тем меньше, чем больше различаются параметры их кристаллических решеток. При малом сродстве мостики трения (выступы шероховатости) разрушаются по границе инструмент-заготовка, и налипания материала заготовки на инструмент не происходит даже при отсутствии смазки.

В некоторых случаях хороших результатов можно достичь применением покрытий, например, хромированием матриц для вытяжки листовых заготовок.

Второй важнейший фактор - это смазка. Подбором соответствующих смазок можно снизить силу тем значительнее, чем больше отношение контактной поверхности ко всей поверхности деформируемой заготовки

Шероховатость поверхности инструмента играет важную роль, поскольку способствует удержанию смазки и созданию режима, приближающегося к жидкостному трению. Стремиться к высокой чистоте поверхности инструмента нецелесообразно из-за того, что интенсифицируется процесс образования узлов схватывания и ухудшаются условия смазывания. Шероховатость поверхности, механически обработанной на станке резанием, имеет рельеф с преимущественной ориентировкой. Поэтому трение на контактной поверхности инструмента, как правило, бывает анизотропным, зависящим от направления. Сопротивление течению вдоль рисок механообработки даже после шлифования на 20% меньше, чем поперек рисок.

Вид обработки поверхности заготовки имеет значение лишь в начальный момент деформирования (в момент контакта). При дальнейшем развитии деформации контактная поверхность заготовки сглаживается и становится отпечатком поверхности инструмента.

На трение оказывает влияние характер нагружения. Например, при вибрационной осадке образца усилие деформирования снижается в 1,5 - 2 раза, бочкообразность уменьшается, что свидетельствует о значительном снижении трения.

Контактное трение снижается также при наложении на деформируемую заготовку ультразвуковых колебаний. Это объясняется тем, что при пульсирующей нагрузке, когда инструмент в результате упругого восстановления отходит от поверхности деформируемой заготовки, сплошность смазочной пленки восстанавливается, а силы трения снижаются. Применяемые смазки рассматриваются в курсе ковки и штамповки.

5. . Активные силы контактного трения

В ряде технологических операций силы трения могут играть положительную роль.

На рис. 68 показана схема процесса обратного выдавливания детали типа стакан, где обозначено: V- скорость течения металла, V_м - скорость движения матрицы, Р- направление действующей силы, _к - силы трения, _z, _r, _ - напряжения в элементарном объеме. При выдавливании по схеме 68 а, где матрица неподвижна, трение на поверхности матрицы приводит к тому, что в очаге деформации имеет место схема всестороннего неравномерного сжатия.

Эта схема, повышая пластичность, увеличивает силу деформирования. Чтобы использовать трение для снижения деформирующей силы, матрице сообщают движение по направлению z со скоростью V_м  V ( схема 68 в). В этом случае встречное относительное движение металла заготовки и матрицы заменяется попутным движением. Силы трения _к меняют знак, в очаге пластической деформации схема напряженного состояния может стать сжато-растянутой. В этом случае потребуется значительно меньшая сила деформирования, а, следовательно, повысится стойкость инструмента.

Р P

V V  _z V V V_м _z

_r _r

_ _

_к _к _к _к

а в

Рис.72

Активные силы трения можно использовать и при осадке цилиндрических заготовок, если между бойками и заготовкой помещать мягкие прокладки из материала с меньшим пределом текучести, чем у материала заготовки (см. рис. 69). Тогда деформация начнется с прокладок и, вытекая из зазора между инструментом и заготовкой со скоростью V_п, прокладка увлечет за собой торец заготовки и предотвратит образование бочки.

V_п V_п

_к _к

Рис.73

Снизить силу и предотвратить образование бочки можно также придавая вращение верхнему бойку (см. рис. 70). Тогда вектор касательного напряжения в любой точке можно разложить на радиальный и тангенциальный: _к² = _кr² + _к² .

Вредное влияние оказывает радиальное касательное напряжение _кr, т. к. оно сдерживает радиальное течение металла.

Поэтому, увеличивая значение _к изменением скорости вращения бойка, можно снизить значение _кr , оказывающего сопротивление течению металла. Это явление используется при осадке плоских поковок (типа вагонных колес) на прессах для штамповки поворачивающимся бойком.

_к

_к

_кr

Рис.74

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем учебном пособии освещены процессы пластической деформации на, так называемом, дискретном уровне. На этом уровне, когда исследователь как бы заглядывает внутрь пластически деформируемой заготовки, объясняются природа, механизм и сопутствующие пластической деформации явления. Это – физические основы пластической деформации.

Изучив эти основы, можно переходить к рассмотрению деформируемого материала, как сплошной среды. В виде сплошной среды материал описывается уравнениями механики. Из приведенного в данном учебном пособии списка литературы рассмотрение основ механики сплошной среды может быть начато с прочтения соответствующих разделов книги [ 6 ].

В целом механика сплошной среды – это обширная наука, правильно ориентироваться в которой специалист в области обработки давлением может, только изучив физические основы пластической деформации, изложенные в данном учебном пособии.