Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Manufacturing Technology >> Производственный процесс

Роль смазки в процессе металлообработки


Роль смазки в процессе металлообработки

Для понимания роли смазки в процессах металлообработки важно знать трибологию смазки. Трибология состоит из граничного трения, с которым связаны почти все операции металлообработки. Это вызвано относительным движением двух соседних поверхностей под давлением. В процессе металлообработки относительное движение между валками и заготовкой улучшается за счет разности скоростей поверхности валков

Трение

Трение играет важную роль в процессе обработки металла. Он определяется как сопротивление относительному движению двух соприкасающихся тел. Это процесс рассеяния энергии, вызывающий повышение температуры на границе раздела и, если она чрезмерная, может привести к повреждению поверхности. Это также влияет на деформацию, происходящую в процессе металлообработки. Согласно самым ранним теориям, трение является результатом сцепления двух шероховатых поверхностей, скользящих друг относительно друга. На самом деле трение вызывается большим количеством переменных, таких как нагрузка, скорость, температура, материалы, задействованные в скользящей паре, и различные эффекты жидкостей и газов на границе раздела.

Наиболее общепринятая теория трения основана на возникающем сцеплении между твердостями соприкасающихся тел. Было замечено, что независимо от того, насколько гладкими являются поверхности, они соприкасаются друг с другом только на части своей кажущейся площади контакта. Таким образом, нагрузка в процессе металлообработки воспринимается с небольшими тяжестями при контакте. Следовательно, нормальное напряжение на стыках жесткости высокое. При малых нагрузках контактные напряжения могут быть только упругими. Однако по мере увеличения нагрузки до некоторых уровней, связанных с процессом металлообработки, может иметь место упругая деформация тяжестей, и соединения образуют адгезионную связь (микросварные швы).



Характер и прочность адгезионной связи зависят от многих факторов. Среди них (i) взаимная растворимость и диффузия двух контактирующих поверхностей, (ii) температура и время контакта, (iii) природа и толщина оксидных пленок или загрязнителей, присутствующих на границе раздела, и (iv) наличие смазочная пленка.

При чистых зарождающихся поверхностях (таких, которые получаются при резке или при операциях металлообработки с большим расширением поверхности) и при отсутствии каких-либо загрязнений или смазочной пленки прочность соединений высока из-за сварки холодным давлением. Следовательно, прочность соединения на сдвиг высока, а, следовательно, велико трение. При попадании загрязняющих веществ или смазочных материалов или по мере образования оксидных слоев (что в некоторых случаях может занимать всего несколько секунд) прочность соединения снижается, поскольку в этих условиях прочная связь не может быть образована. Таким образом, трение ниже.

Сила трения повышает температуру на поверхности. Температура увеличивается с (i) скоростью, (ii) коэффициентом трения и (iii) уменьшением теплопроводности и удельной теплоемкости материалов. Чем выше теплопроводность, тем больше теплопроводность в объем обрабатываемого изделия. Кроме того, чем выше удельная теплоемкость, тем меньше повышение температуры. Повышение температуры может быть достаточно высоким, чтобы расплавить границу раздела или вызвать фазовые превращения, остаточные напряжения и повреждение поверхности (металлургический ожог).

Одежда

Износ определяется как потеря или удаление материала с поверхности. Износ может происходить в различных условиях. Износ из-за этих условий может быть (i) сухим или смазываемым износом, (ii) контактным износом скольжения или качения и (iii) износом из-за разрушения или (iv) износом из-за пластической деформации. Существует четыре основных типа одежды. Это (i) адгезионный износ, (ii) абразивный износ, (iii) усталостный износ и (iv) коррозионный износ. Как правило, в процессе металлообработки представляют интерес первые три вида изнашивания. Последний вид изнашивания также может возникать в результате взаимодействия валков и заготовок в присутствии различных жидкостей и газов. В частности, в этом случае необходимо выбрать соответствующий химический состав смазки в зависимости от состава валков, чтобы избежать чрезмерного коррозионного износа валков.

Смазочные механизмы

Очевидно, что трение и износ можно уменьшить или исключить, если поверхности скольжения держать отдельно друг от друга. В то время как в элементах машин, таких как смазываемые подшипники скольжения и воздушные подшипники, это требование может быть легко выполнено, с другой стороны, из-за нагрузок и скоростей, связанных с процессом металлообработки, а также геометрии металлообрабатывающего инструмента и интерфейса заготовки. обычно таковы, что не допускают образования смазочной пленки. Смазочные материалы также используются в качестве охлаждающих жидкостей для отвода тепла, выделяемого при трении или качении. Он также применяется для смывания частиц, таких как оксид железа и осколки. Однако основной функцией применяемой жидкости является смазка, поэтому термин «охлаждающая жидкость» обычно не используется. Основные смазочные механизмы, представляющие интерес для процесса прокатки, приведены ниже.

Роль поверхностного натяжения и смачивания

В дополнение к вязкости смазочных материалов и их химическим свойствам в реакции на заготовку, а также на материалы металлообрабатывающего инструмента важную роль в смазке играют также поверхностное натяжение и смачивание. Смачивание – это явление, связанное с поверхностным натяжением, которое является выражением поверхностной энергии. Смачивающая характеристика смазки определяется тем, насколько хорошо она распространяется по поверхности заготовки в виде сплошной пленки, поскольку это важный аспект смазки. Возможна ситуация, при которой желательно, чтобы смазка оставалась в определенной области интерфейса металлообрабатывающего инструмента и заготовки. Например, в часах требуется не мигрирующая (несмачивающая) смазка для точки поворота. Форма капли жидкости (например, смазки для металлообработки) на твердой металлической поверхности зависит от межфазного натяжения между металлом, жидкостью и воздухом. Угол, который периферия капли образует с поверхностью, называется краевым углом. Чем меньше краевой угол, тем лучше смачивающие характеристики жидкости. Смачивание жидкостей для металлообработки улучшается за счет добавления смачивающих агентов, таких как спирты и гликоли, или за счет повышения температуры. Также замечено, что смачивание улучшается за счет увеличения шероховатости поверхности.

Можно видеть, что смазка при металлообработке включает различные механизмы, которые зависят от (i) химического состава поверхности раздела инструмент-смазка-заготовка, (ii) метода нанесения смазки, (iii) геометрии процесса, и (iv) механика операции. Кроме того, режим смазки часто меняется в течение цикла металлообработки в зависимости от изменений скорости процесса прокатки, а также величины деформации и сопутствующих давлений и напряжений.

Подбор смазочных материалов

Существует пять различных категорий семейств смазочных материалов для металлообработки, которые в настоящее время используются при выполнении операций по металлообработке на различных поверхностях и материалах. Выбранный смазочный материал должен обеспечивать хорошую производительность, а также соответствовать экологическим ограничениям, налагаемым на работу завода государственными органами. Различные типы смазочных материалов для металлообработки:(i) испаряющиеся соединения, (ii) химические растворы (синтетика), (iii) микроэмульсии (полусинтетика), (iv) макроэмульсии (растворимые) и (v) нефтяные смазочные материалы на основе. Реактивные физические и химические свойства для каждой группы смазочных материалов описаны ниже. Сравнение этих различных смазочных материалов представлено на вкладке 1.

Рис. 1. Типы смазочных материалов для качения

<тд 82">3 <тд 74">2 <тд 82">1 <тд 78">1 <тд 72">2 <тд 74">2 <тд 82">4 <тд 78">1 <тд 72">2 <тд 74">2 <тд 82">1 <тд 78">1 <тд 72">2 <тд 74">3 <тд 82">1 <тд 78">1 <тд 72">2 <тд 82">4 <тд 74">2 <тд 82">4 <тд 74">2 <тд 82">1 <тд 78">1 <тд 72">2 <тд 74">3 <тд 82">4 <тд 78">1 <тд 72">2 <тд 74">3
Вкладка 1. Сравнение смазочных материалов для металлообработки
Серийный № Функция Испаряющиеся компаунды Химические растворы (синтетические) Микроэмульсии (полусинтетика) Макроэмульсии (эмульсия) На масляной основе (растворы)
1 Уменьшить трение между валком и заготовкой 3 3 1
2 Уменьшение тепла, вызванного пластической деформацией, передаваемой валку 5
3 Уменьшение износа и истирания между валком и заготовкой из-за химической активности поверхности 4
4 Промывочное действие для предотвращения накопления грязи на роликах 4
5 Свести к минимуму затраты на последующую обработку, сварку и покраску 4 5
6 Обеспечить смазку при граничных условиях высокого давления 3 3 1
7 Создайте прокладку между заготовкой и валком, чтобы уменьшить прилипание и налипание 4 3 1
8 Не оставляет пятен для защиты отделки поверхности 5
9 Минимизация экологических проблем за счет загрязнения воздуха и проблем с утилизацией 5
Примечание:1 – наиболее эффективный и 5 – наименее эффективный.

Присадки к смазочным материалам

Свойства смазочных материалов изменяются, и они делаются пригодными для конкретных применений с помощью присадок. Присадки могут улучшать смазывающие свойства, защищать поверхность металла, помимо выполнения ряда других функций. Ингибиторами ржавчины или коррозии обычно являются нитраты или фосфаты. Противозадирные присадки представляют собой соединения серы, хлора или фосфора. Противозадирные присадки уменьшают холодную сварку металлов под давлением и предотвращают «налипание» металла, но могут снижать смазывающие свойства. Добавки, такие как сложные эфиры, животные жиры и жирные кислоты, добавляются в масла, чтобы уменьшить поверхностное натяжение или улучшить его распределение. Смазочные материалы синтетического типа модифицированы соединениями фосфора или другими химическими веществами, которые действуют как моющие средства для смазки. Пониженное поверхностное натяжение позволяет смазке более равномерно и быстро достигать контактной поверхности.

Способы применения

Обычно используются четыре метода нанесения смазочных материалов. Этими методами являются (i) капельное распыление, (ii) валиковое покрытие, (iii) рециркуляционные системы и (iv) безвоздушное распыление. Каждый метод имеет свои преимущества, как указано ниже.

Производственный процесс

  1. Роль Интернета вещей в здравоохранении во время Covid-19
  2. Каковы преимущества сотрудничества с местным производителем металлоконструкций?
  3. Важность смазки при обработке механических деталей.
  4. Знать о процессе литья металла
  5. Что такое процесс токарной обработки с ЧПУ?
  6. Понимание того, как выполняется процесс стрижки
  7. 3 стадии процесса термообработки
  8. Принципы работы процесса дуговой сварки
  9. Понимание работы амортизатора
  10. Понимание работы сердцевины отопителя