4. Методы экспериментального определения коэффициента трения

Рассмотрим некоторые методы определения коэффициентов трения при пластической деформации. Все методы дают значения коэффициента трения, усредненные по поверхности, и достовер­ные значения при условии скольжения, т. е. при условии дейст­вия закона Кулона.

Кроме того, в большинстве методов движение металла относи­тельно инструмента отличается от движения в натурных усло­виях. Поэтому данные, полученные этими методами, не всегда могут быть использованы для расчетов.

В настоящее время разработаны методы определения контакт­ных напряжений, создаваемых силами трения в любой точке кон­такта деформируемого металла с инструментом.

Способы определения коэффициента трения при пластической деформации можно разделить на следующие группы:

- одновременное измерение силы трения и нормальной силы при скольжении металла по инструменту (эти способы можно назвать прямыми);

- учитывающие влияние коэффициента трения на усилие при пластической деформации;

- учитывающие влияние коэффициента трения на изменение формы образцов;

- из условий захвата металла валками при прокатке;

- учитывающие влияние коэффициента трения на опережение при прокатке.

К первой группе можно отнести предложенный И. М. Павло­вым способ клещевого захвата. Образец зажимается с одного конца клещами /, соединенными цепью 2 с измерителем усилия 3, и задается в валки. При вращении валков образец за­хватывается ими, натягивает цепь и передает силу трения Т на прибор 3; одновременно измеряется полное давление металла на валки Р. Коэффициент трения подсчитывают по формуле

где — центральный угол между линией, соединяющей центры валков, и радиусом в точке соприкосновения металла с валком (угол захвата).

Силы Т и Р должны быть измерены в начальный момент бук­сования, иначе произойдет истирание поверхности образца и вал­ков, в результате чего коэффициент трения изменится.

К первой группе можно отнести также способ скольжения осаживаемого образца, предложенный И. М. Павловым и И. С. Костычевым [9]. Способ заключается в том, что образец осаживается под прессом и одновременно специальным устрой­ством смещается в сторону, скользя по бойкам пресса. При этом давление пресса Р и силу, смещающую образец, измеряют. Коэф­фициент трения определяют по формуле

Метод определения коэффициента трения при волочении по измеренным нормальным давлениям на волоку и усилию волоче­ния описан И. Л. Перлиным [49]. Метод определения коэффи­циента трения металла о контейнер при прессовании разработан Л. В. Прозоровым [50].

.

Рис.4.1 Клещевой прибор И. М. Павлова для определения коэффициента

трения при прокатке.

Значения коэффициентов трения при горячей и холодной об­работке давлением различных металлов в зависимости от разных условий приведены, в частности, в книгах И. Л. Перлина [48], А. К. Чертавских [44], И. В. Крагельского и И. Э. Виноградовой [52], в справочнике «Прокатное производство» [41].

Раздел курса «внешнее трение при ОМД»

При прокатке металла контактное трение имеет большое значение. Одновременно с полезным действием трения на процесс прокатки металла следует отметить затруднения в технологии изготовления изделий, которые возникают в результате действия контактного трения.

При действии сил трения металл деформируется неравномерно, что приводит к разнородности его структуры, возникновению растягивающих напряжений в металле, которые иногда приводят к нарушению сплошности изделия. Под влиянием сил трения в ряде случаев усилие деформации возрастает в несколько раз по сравнению с тем усилием, которое обусловлено истинным сопротивлением металла деформации. От характера и величины сил трения зависит степень износа инструмента (валки, бойки) и качество поверхности изделия.

Для облегчения решения задач по определению коэффициента трения в различных процессах ОМД рядом авторов предложены

формулы, которые выведены на основе результатов экспериментальных исследований: эмпирические или экспериментально-расчетные формулы.