Смазка при обработке давлением

При обработке давлением широко применяют смазки. Основ­ное значение смазки — снижение коэффициентов трения. Смазка образует промежуточный слой между деформируемым телом и инструментом, полностью или частично изолирующий их друг от друга. Если смазка полностью изолирует трущиеся поверхности, то получается трение жидкостное. При обработке металлов дав­лением вследствие высоких удельных давлений смазка не изоли­рует полностью трущиеся поверхности, поэтому получается тре­ние полужидкостное.

Для того чтобы смазка в достаточной степени изолировала деформируемое тело от инструмента, не разрывалась и не выдав­ливалась, она должна иметь достаточную активность и вязкость.

Активность смазки — способность образовывать на поверхно­сти трения прочный защитный слой из ее полярных молекул. Активность смазки зависит от наличия в ней поверхностно актив­ных веществ, к которым относят жирные кислоты (олеиновая, стеариновая, пальмитиновая) и их соли, являющиеся мылами. Для создания активности достаточно небольшой добавки жирных кислот к смазке.

Вязкость смазки обеспечивает ее сопротивление выдавлива­нию из места контакта трущейся пары. Смазка, обладающая до­статочной активностью и вязкостью, при высоком качестве отдел­ки поверхности трущихся тел и высокой скорости скольжения мо­жет создать условия для жидкостного или полужидкостного трения.

При жидкостном трении сила необходима для преодоления внутреннего трения слоя смазки. По Ньютону сила трения

где — вязкость жидкости; — скорость скольжения; — толщина слоя смазки.

По Ньютону при жидкостном трении сила и напряжение тре­ния не зависят от нормального давления, но зависят от площади контакта в противоположность сухому трению. Сила трения тем больше, чем выше вязкость смазки. Однако высокая вязкость необходима для создания при трении прочного неразрывающегося слоя. Вязкость смазки надо выби­рать в зависимости от условий. Так, чем больше удельное давле­ние на, контакте, тем большей вязкостью должна обладать смазка.

При горячей обработке давлением (особенно при высоких температурах) с большими удельными давлениями и относитель­но большой длительностью контакта между металлом и инстру­ментом (например, прессование стальных прутков, труб) смазка должна обладать малой теплопроводностью. Это позволит предо­хранить инструмент от чрезмерного перегрева.

П. А. Ребиндер установил физико-химическое воздействие смазки на поверхностный слой деформируемого металла. Смаз­ка, обладающая достаточной поверхностной активностью, сни­жает коэффициент трения не только непосредственно (разделе­ние поверхностей трущихся тел), но и через уменьшение сопро­тивления деформации поверхностного слоя. При пластической деформации в условиях разноименной схемы напряженного со­стояния молекулы смазки проникают в поверхностные поры и микроскопические трещины и оказывают расширяющее действие на поверхностный слой. Последний делается более податливым, пластифицируется и это приводит к дополнительному снижению коэффициента трения, согласно выражению (4.9).

Помимо указанных основных свойств, смазка должна удов­летворять ряду технологических требований: легко наноситься на металл и инструмент, быть химически пассивной (не разъедать металл и инструмент), иметь минимальное количество остатков, чтобы не загрязнять поверхность после термической обработки, быть безвредной для рабочих и т. п.

В зависимости от условий применяют следующие смазки:

1. Жидкие и консистентные смазки — эмульсии, масла растительные, минеральные и смеси. Эмульсии, представляющие собой смесь воды и взвешенных в ней мельчайших капелек масла, обладают хорошей охлаждающей способностью. Их применяют главным образом при холодной обработке металлов давлением с большими скоростями.

При больших давлениях применяют масла и их смеси, обла­дающие большей вязкостью. Для повышения вязкости к маслам иногда добавляют загустители (парафин, стеарин). Для повы­шения активности масел к ним добавляют активные наполнители (серный цвет, хлористые соединения и т. п.).

Порошкообразные смазки — мыла в виде порошка или стружки, графит. Последний часто применяют в виде добавки к маслам и в виде водной суспензии с некоторыми добавками.

Стекло в виде порошка или ваты применяют при горячем прессовании сталей и тугоплавких металлов. При соприкосновении с нагретым металлом стекло размягчается, плотно прилипает к поверхности металла и, выполняя роль смазки, предохраняет
инструмент от перегрева.

При волочении проволоки и труб из высокопрочных сталей и сплавов применяют покрытие заготовки мягкими пластичными металлами (медь, свинец), на которые наносят смазку.