Більшість операцій обробки тиском здійснюються в умовах стискання оброблюваного металу з інструментом, при цьому деформуємий метал ковзає по поверхні інструменту, в результаті чого виникають сили контактного тертя,які утруднюють це ковзання.

В більшості випадків контактне тертя є шкідливим фактором. Контактне тертя веде до виникнення неоднорідності деформацій. Наприклад, при осадці в результаті дії сил тертя τ_к (рисунок 1,б) течія шарів металу, які прилягають до контактних поверхонь забруднена (зона 1) в порівнянні з середніми шарами (зона 2). Ступінь деформації металу в зоні 1 менше, ніж в зоні 2, в результаті чого зразок приймає бочкоподібну форму.

Неоднорідність деформацій по об’єму тіла приводить до виникнення додаткових напруг, які визивають збільшення опору металу деформуванню ( а значить і величини деформуючого зусилля) і зменшенню його пластичності. В свою чергу, зменшення пластичності металу ускладнює технологічний процес: збільшує кількість переходів, сприяє введенню додаткових проміжних відпалів при холодному штампуванні.

Рисунок 1.Вплив контактного тертя на схему головних напруг при осадці: а- без тертя; б –з тертям.

Трение при ОМД » Все о металлургии

Неравномерность деформации при ОМД » Все о металлургии

Наявність контактного тертя може змінювати і схему напруженого стану заготовки. Наприклад, якщо б при осадці не було тертя, то напружений стан був би лінійним (рисунок 1,а), а задача по визначенню величин напружень і деформацій – досить простою. При наявності тертя схема напруженого стану є об'ємною (рисунок 1,б), а задача – значно складна для рішення.

Найбільш широко застосовує мий на практиці спосіб зменшення сил тертя – використання мастильних матеріалів. Правильно підібране мастило значно знижує величину сил тертя, однак її застосування ускладнює технологічний процес, а іноді навіть потребує спеціальної попередньої обробки (наприклад,фосфатування сталевих заготовок перед видавлюванням).

Існують технологічні процеси, в яких сили тертя відіграють позитивну роль. Прикладом є зворотне видавлювання.

Рисунок 2.Видавлювання зі шкідливими (а ) і активними (б)силами тертя.

При зворотному видавлюванні з нерухомим контейнером сили тертя між металом заготовки 2 і поверхнею контейнеру 1 направлені в сторону, протилежну течії металу і здійснює шкідливий вплив (рисунок 2,а).

Якщо контейнер в процесі деформації пересувається і швидкість його пересування v_к більше швидкості течії металу v_м , то сили тертя стають направленими в сторону течії металу і сприяють цій течії, тобто відіграють активну роль (рисунок 2,б).

На величину сил тертя при пластичному деформуванні впливають наступні фактори:

Стан поверхні робочого інструменту, шорсткість обробки його поверхні і напрямок обробки. Коефіцієнт тертя поперек напрямку обробки більше ніж вздовж цього напрямку. Це явище називають анізотропією тертя.
Температура деформації; при холодній деформації коефіцієнт тертя менш ніж при гарячій.
Величина контактного тиску; зі збільшенням контактного тиску коефіцієнт тертя зменшується.
Швидкість деформування; при високих швидкостях деформування коефіцієнт тертя менше. Наприклад, при штампуванні на молоті коефіцієнт тертя на 20-30% менше, ніж при штампуванні на пресі.
Фізико-хімічний стан поверхні заготовки; наявність на поверхні заготовок товстих окисних плівок призводить до збільшення коефіцієнта тертя. Особливо шкідливими є плівки крихких окислів, наприклад, окалини при гарячій деформації сталі, яка не тільки збільшує тертя але й проникаючи в метал заготовки викликає появу різноманітних дефектів її поверхні. При цьому повне видалення окалини з поверхні заготовки призводить до значного збільшення тертя. Тертя буде мінімальним при деякій дуже малій товщині окисної плівки і підвищується зі збільшенням її товщини.
Характер напруження. Наприклад, при вібраційному навантаженні деформуюче зусилля зменшується в 1,5-2 рази.

Контактне тертя знижується при накладенні на заготовку або інструмент ультразвукових коливань.

Зазвичай при пластичній деформації вважають максимальним значення коефіцієнта тертя μ=0,5 і приймають це значення при гарячому деформуванні.

Коефіцієнти тертя при деформації металів.

*Умови обробки*		*Сплави*
*Температура*	*Мастило*	*Вуглецеві сталі*	*Алюмінієві*	*Магнієві*	*Тяжких кольорових металів*
*(0,8-0,95)Т*_пл	*Без мастила*	*0,4/0,35*	*0,5/0,48*	*0,4/0,35*	*0,32/0,30*
*(0,5-0,8)Т*_пл	*Без мастила*	*0,45/0,4*	*0,48/0,45*	*0,38/0,32*	*0,34/0,32*
*(0,3-0,5)Т*_пл	*Без мастила*	*0,35/0,3*	*0,35/0,30*	*0,32/0,24*	*0,26/0,24*
*Без нагріву*	*З мастилом*	-	*0,06/0,12*	-	-

Значення коефіцієнта тертя записане в чисельнику, відносяться до швидкості деформування v <1м/с, а в знаменнику v >1 м/с; при деформації з нагрівом і з мастилом вказані значення коефіцієнту μ слід зменшити на 15-20%.

Контрольні запитання.

1.Поясніть, де і як виникають сили контактного тертя при ОМТ?

2.Поясніть, в результаті чого зразок при осадці приймає бочкоподібну форму?

3.Поясніть вплив контактного тертя на пластичність.

4.Чи змінює контактне тертя напружений стан заготовки? Як саме?

5.Складіть кластер про фактори які впливають на сили контактного тертя.

6.Як визначити коефіцієнт тертя?