EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE INFLUENCE OF LUBRICATION ON FRICTION СOEFFICIENT DURING DRAWING

Full Text

Процесс обработки давлением относится к высокоэффективным и экономичным способам получения металлических изделий. В последнее время, большое количество научных исследований посвящено, одному из перспективных технологических методов производства в этой области - листовой штамповке [1-3]. Дальнейшее развитие и совершенствование этих процессов требует создания оптимальных условий внешнего трения, которое при обработке металлов давлением, за исключением отдельных операций, является вредным фактором [4]. Чаще всего величину силы трения определяют через коэффициент трения. Поэтому для решения технологических и конструкторских задач требуется с достаточной степенью достоверности определить среднюю величину коэффициента внешнего трения в зоне деформации. Существует несколько способов определения коэффициента трения в процессах листовой штамповки: метод свёртки [5], метод вытяжки с утонением [6] и метод разности усилий [7]. Данные методы определения коэффициента трения удобны тем, что в сам процесс не вносится никаких изменений. Принципиально те же приемы расчетов применимы и для других процессов обработки металлов давлением. Недостатком указанных методов является то, что полученные расчетные значения коэффициентов трения отражают все погрешности использованных формул и не могут быть приняты как точные абсолютные величины. Однако, для сравнительных целей, например для выбора лучшей смазки, методы этой группы предпочитают всем прочим [4]. Кроме того для первых двух методов характерны следующие недостатки: трудоемкость изготовления заготовок, низкая точность при малых силах трения. В данной работе выполнено экспериментальное исследование влияния разных видов смазки на коэффициент трения. Для определения коэффициента трения использовался метод разности усилий, то есть изменение усилия вытяжки при изменении на известную величину усилия прижима [5]: (1) где μ - коэффициент трения; ∆P - разность усилий вытяжки; ∆Q - разность усилий прижима. Также для расчетов использовалась не только классическая зависимость (1), предложенная А.А. Шофманом, а более точная зависимость, обеспечивающая меньшую погрешность [8]: (2) где ru- радиус вытягиваемого стакана; rн - радиус заготовки. Экспериментальное исследование влияния различных видов смазки на коэффициент трения проводилось на машине для испытаний листового материала Zwick/Roell BUP 200. Геометрия и размеры инструмента приведены в табл. 1. Исследования проводились на холоднокатаных листах из алюминиевого сплава 3104 и технического алюминия А5 толщиной 0,25 мм и 1 мм соответственно, диаметр заготовки 60 мм. При вытяжке изменялись условия трения - использовались обезжиренный образец; масло индустриальное марки И-20А; масло индустриальное марки И-20А с прокладкой из полиэтиленовой пленки В табл. 2 приведены результаты расчетов коэффициента трения по формулам (1) и (2). Следует отметить, что при вытяжке заготовок из алюминиевого сплава А5 без смазки образец разрушался. Отличие в значениях коэффициентов трения для различных материалов объясняется различной шероховатостью исходных образцов. Сопоставляя значения, полученные по формулам (1) и (2), видно, что классическая формула А.А. Шофмана дает заниженные значения по сравнению с зависимостью, предложенной в работе [8]. При этом с увеличением толщины заготовки расхождение между формулами уменьшается, что согласуется с результатами компьютерного моделирования, проведенными в работе [8]. В целом наиболее низкий коэффициент трения наблюдается при смазке маслом с прокладкой из полиэтиленовой пленки. Таблица 1. Геометрия и размеры инструмента для вытяжки Таблица 2. Результаты расчетов коэффициента трения по данным эксперимента

About the authors

Yaroslav Aleksandrovich Erisov

Samara Scientific Center of Russian Academy of Science

Email: erisov@ssau.ru
Candidate Degree in Engineering, Engineer, Samara Scientific Center of Russian Academy of Science

Vyachaslav Aleksandrovich Kostyshev

Samara National Research University named after Academician S.P. Korolyov

Email: Kostyshev@ssau.ru
Doctor Degree in Engineering, Professor, Professor of Metal Forming Department of Samara University

Ilya Nikolaevich Petrov

Samara National Research University named after Academician S.P. Korolyov

Email: ilpetrof110895@yandex.ru
Student of Institute of Space Rocket Engineering of Samara University

References

Supplementary files