Влияние сил внешнего трения

Силы трения, возникающие в процессах листовой штамповки, в большинстве случаев являются вредными. Исключение составляют операции, в которых возникающие силы трения способствуют течению деформируемой заготовки, т.е. являются активно действующей нагрузкой. Это возможно, если скорости перемещения частиц заготовки и поверхности штамповой оснастки имеют одинаковое направ­ление, а величина последней равна или больше первой.

В остальных же случаях трение по контактным поверхностям является нежелательным, так как приводит к неоднородности дефор­маций, нарушающей однородность металла (за счет различной степени упрочнения, различной величины зерна и т.п.), увеличению деформирующего усилия и износа инструмента.

Существует много теорий, на основе которых установлены зависи­мости для определения сил контактного трения. Наиболее простой и широко распространенной является зависимость

где F — сила трения; f — коэффициент трения, не зависящий от размеров контактной поверхности; N — сила нормального давления со стороны инструмента на поверхность металла.

Нормальное давление равно пропорциональному напряжению на контактной поверхности, а элементарная сила трения равна касательному напряжению s_n на контактной поверхности t_к . Следовательно,

.

Однако по условию пластичности вводится ограничение

где коэффициент Лодэ, зависящий от вида напряженного состояния.

На величину коэффициента контактного ч рения при пластическом деформировании влияет ряд факторов.

1. Состояние поверхности рабочего инструмента, зависящее от качества се обработки. Очевидно, что чем выше качество, тем меньше коэффициент трения при прочих равных условиях.

2.Вид обработки контактной поверхности деформируемого тела. Данный фактор значим лишь в начальный момент деформации, при дальнейшем развитии поверхность деформируемого металла "сглаживается".

3. Температура деформации: при холодном деформировании коэффициент трения минимален.

4. Характер нагрузки. Так например, при деформировании вибрационной нагрузкой или ультразвуковой деформирующее усилие уменьшается.

5. Вид используемой смазки. К смазке предъявляются следующие требования: способность удерживаться на поверхности под действием высоких давлений, высокая адгезионная способность, низкая теплопроводность, легкая удаляемость с поверхности детали и др. По механизму действия смазки разделяются на две группы: с наполнителем и химически активные. К первой группе относятся минеральные масла и водные растворы, в качестве наполнителей могут использоваться графит, тальк, дисульфит молибдена и др. Ко второй группе относятся смазки, содержащие химически активные соединения фосфора, хлора, серы, азота. Механизм их действия основан на том, что трущейся поверхностью является пленка, образующаяся на поверхности заготовки.

Наиболее эффективными способами уменьшения сил контактного трения являются повышение качества поверхности инструмента и рациональный выбор технологической смазки.