潤滑技術(shù)在金屬壓力加工中的應(yīng)用探討

喬東彪

【摘?要】對金屬材料進(jìn)行壓力加工處理的過程中，主要是利用模具設(shè)備給材料施加一定的力，以此來達(dá)到分離和形變的效用，從而得到滿足預(yù)期尺寸設(shè)定和形狀要求的加工產(chǎn)品。實際完成壓力加工時，應(yīng)當(dāng)特別注意摩擦和潤滑兩個方面的影響。一般來說，金屬和模具之間存在的摩擦力均會產(chǎn)生負(fù)面作用，僅有極少部分的摩擦力起到推動作用。因此，如何保證加工過程中的潤滑度就顯得尤為重要。本文主要圍繞壓力加工中出現(xiàn)的摩擦和潤滑進(jìn)行深入剖析，根據(jù)產(chǎn)生的具體影響提出相應(yīng)的優(yōu)化方案，旨在為未來加工技術(shù)的發(fā)展提供參考意見。

【關(guān)鍵詞】金屬壓力加工;摩擦;潤滑

進(jìn)行金屬壓力加工過程中，因為模具對材料產(chǎn)生的外力作用，均會導(dǎo)致金屬出現(xiàn)形變，按照模具形狀進(jìn)行變化，但這個過程中必然會面臨摩擦力的影響。由于摩擦力無法消除，就會引起金屬持續(xù)形變，以致于均勻度無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時還有可能對模具產(chǎn)生一定的磨損，導(dǎo)致壽命周期嚴(yán)重縮短。由此來說，整個金屬壓力加工環(huán)節(jié)中，如何控制好摩擦和潤滑就顯得極為關(guān)鍵，也是解決問題的根本所在。

一、摩擦和潤滑的機理

對于一般的金屬壓力加工來說，存在的摩擦力主要有吸附、滑動以及液體等類型。進(jìn)行加工時，只要施加一定的外力，就會在受力方向上使得金屬加工件出現(xiàn)明顯的滑移現(xiàn)象。根據(jù)宏觀分析不難看出，金屬材料進(jìn)行塑性形變時，就是由滑移部分作用而成的。因此，針對實際的塑性形變情況，其自身就屬于金屬的流動形變。所以，加工階段出現(xiàn)的摩擦力，也能夠起到一定消除剪切力的作用。

縱觀金屬壓力加工來說，潤滑實際應(yīng)當(dāng)按照要求填充到金屬材料和模具之間的空隙中，以此來優(yōu)化荷載參數(shù)，同時還能夠保證應(yīng)力大小一直維持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。通常情況下，工具外部會附著一層氧化膜，而在加工中由于物化雙方面的影像，會出現(xiàn)吸附有機雜質(zhì)和水蒸氣的情況。基于這一現(xiàn)象，加之金屬組件外部存在的潤滑膜，就能夠有效改善摩擦力問題，降低影響。

即使?jié)櫥瑒﹥?nèi)部原子同金屬材料會出現(xiàn)一定的吸引作用，但仍會有定向排列的分子，同時內(nèi)部剪切力較低。但從實際來說，模具和金屬材料之間的受力情況，還不可以優(yōu)化成最理想的狀態(tài)。由此就會導(dǎo)致材料外部的保護(hù)膜被破壞，出現(xiàn)半干摩擦的問題。因為潤滑劑自身會和金屬材料產(chǎn)生分子力作用，以此在保護(hù)層上出現(xiàn)分子的定向排列，這樣就能夠進(jìn)一步加強定向作用。綜合來看，對于非極性介質(zhì)來說，會在外部出現(xiàn)一定的活性物質(zhì)，由此可以有效提升潤滑作用。

二、金屬壓力加工中的實際摩擦與潤滑

（一）潤滑劑的使用

1.性能

其一，加工過程會遇到高溫或高壓工況，這就需要具備一定的潤滑性和脫模性。其二，能夠有效在材料外部形成保護(hù)膜并阻隔高溫。其三，具備較好的穩(wěn)定性和可靠性。一般會在潤滑材料中添加顆粒直徑在2-5μm之間的原子。其四，使用潤滑劑對環(huán)境污染較小，且自身不具有毒性。

2.潤滑劑的分類

其一，液態(tài)類型。對一般的潤滑劑來說，動植物油是最為基本的組成，可以為金屬材料創(chuàng)造良好的外部保護(hù)膜。一旦溫度超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，還應(yīng)當(dāng)在潤滑劑中填充一些附加劑，由此便可以將初始的物理性質(zhì)保護(hù)膜轉(zhuǎn)化為化學(xué)保護(hù)。如果溫度和壓強參數(shù)均處于較高狀態(tài)，就要在初始潤滑劑中添加極壓試劑，例如說濃度為15%-20%的氯化石蠟材料，由此便可以為金屬材料創(chuàng)造極壓保護(hù)膜。其自身為層狀形態(tài)，且滲透能力較強。

其二，固態(tài)類型。基本的固態(tài)潤滑試劑均為層狀組成。實際完成金屬壓力加工時，會涉及到石墨、玻璃粉等材料。主要作用有以下幾個方面：首先，石墨材料自身在538℃工況下具有較好的潤滑能力。其次，結(jié)構(gòu)為鱗片狀的二硫化鉬，自身就具有較高的穩(wěn)定性，在溫度低于525℃的工作環(huán)境中，二硫化鉬無法進(jìn)行完全反應(yīng)，所以仍會具有潤滑能力。而如果溫度達(dá)到800℃后，便會出現(xiàn)分解;由于穩(wěn)定性較強，常見的酸均無法破壞其結(jié)構(gòu)。最后，當(dāng)加工溫度處于高位后，玻璃粉會被軟化，由此便可以在金屬外側(cè)形成保護(hù)膜，達(dá)到潤滑效果。在溫度高于450℃且不超過2200℃的環(huán)境中，均能夠發(fā)揮潤滑能力。同時使用過程中不會影響到其他材料的性能。玻璃粉的基本組成為鈴酸鹽元素，如果溫度高于400℃會發(fā)生熔化問題。此外，在加工溫度處于480-610℃時，可以采用氧化鋁基玻璃達(dá)到預(yù)期的潤滑效果。

（二）潤滑技術(shù)分析——以金屬切削加工為例

實際完成車、鉆、銑、磨等不同的金屬加工環(huán)節(jié)時，均是對金屬材料的母體進(jìn)行改變，消去多余材料，整體上力的作用均來自于金屬自身的變化以及加工過程中存在的摩擦力。由于切削完成后，材料會暴露出新的表面，因此在實際處理時，必須要重視摩擦力的影響。從本質(zhì)來看，摩擦力的存在會耗用大部分的能量，同時向外釋放熱能，提高環(huán)境溫度。基于器具和材料之間出現(xiàn)的摩擦影響，還會改變加工組件外部的光潔程度，進(jìn)而減少加工器具的使用周期。由此來說，實際進(jìn)行加工處理時，要添加有效的輔助試劑，同時發(fā)揮出高溫高壓工況下極壓保護(hù)膜的效用，優(yōu)化潤滑效果，防止由于雜質(zhì)積累過多影響到加工質(zhì)量。除此以外，還應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出冷卻和沖洗過程的作用，減少雜質(zhì)。材料加工的各個環(huán)節(jié)中，潤滑油還能夠為金屬和器具提供良好的防銹功能。對于切削過程中采用的潤滑劑來說，極壓試劑發(fā)揮著不可替代的效用。金屬切削處理過程中，溫度變化較為顯著，同時切削處理后會將新的金屬表面裸露出來。因此，就要求極壓試劑可以同產(chǎn)生摩擦的表面進(jìn)行快速反應(yīng)，構(gòu)建出潤滑保護(hù)外膜，并且將暴露出來的金屬表面有效保護(hù)起來，因此需要極壓試劑自身具備較高的活性。但在加工環(huán)境較為標(biāo)準(zhǔn)的情況下，僅通過動植物油就能夠達(dá)到基本的潤滑需求。而一旦外部溫度高于150℃后，就應(yīng)當(dāng)填充活性較好的試劑。

三、結(jié)語

總的來說，伴隨工業(yè)水平的不斷提升，實際完成金屬壓力加工操作時，應(yīng)當(dāng)特別注意材料本身的情況。尤其是金屬材料的加工，產(chǎn)生的摩擦力要特別重視，保證潤滑效果滿足預(yù)期要求。縱觀具體操作來說，應(yīng)當(dāng)充分研究摩擦和潤滑的本質(zhì)，由此才能夠更好的發(fā)揮出應(yīng)有作用。根據(jù)實際案例綜合剖析，探究如何把控好金屬加工時摩擦和潤滑的平衡度，為高質(zhì)量的加工奠定基礎(chǔ)。

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（作者單位：南京鋼鐵股份有限公司）