向前上升和阀瓣形成tribot测量界面摩擦的形成

文摘

金属成形过程中界面摩擦产生。这个摩擦力被剪切在本质上是许多潜在的问题和缺陷的原因。因此,它必须被量化控制和应用合适的润滑剂。新的tribo-test,名叫向前和阀瓣成形试验,提出了量化这一界面摩擦。一个圆柱坯按挤压穿孔一侧飙升。在操作盘是难过死了。1100铝合金作为标本材料。模拟等各种参数进行了高度/直径比率的钢坯和直径。上升的高度比圆盘直径是发现这是一个测量界面的摩擦。为不同高度/直径比、曲线已经被用作校准曲线的绘制。 From these calibration curves the interface friction arising in the forming process is measured.

关键字

摩擦测量、界面摩擦、挤压,校准曲线,润滑剂

介绍

金属成形是一种有效的,有效的和快速的技术用来制造更少的一部分或没有原材料浪费。许多错综复杂的部分用精致的特性可以制造比任何其他进程使用成形过程。这个过程的有效性可以使它胜过其他进程。汽车领域的发展不可能一直没有形成或锻造过程。

组成部分的质量取决于能力的金属流动和填满死腔。在形成过程中,由于工具设置和工件之间的相对运动形成,出现界面设置和工件之间的摩擦。这个界面摩擦,如果不控制,会导致许多严重的缺陷,象死填充不足、表面和次表面裂缝,不连续,多孔表面最后一部分,过早磨损模具的设置中,能源需求增加,拖延新闻/伪造[1]。因此,如果一个高质量的部分是,这个摩擦力降低并保持在一定范围内。影响控制摩擦,它必须被量化。测量摩擦后,根据需要,选择合适的润滑剂和应用过程中。

在金属成形过程中,润滑油的润滑性的影响在操作界面摩擦。一般表现在两个方面。1)摩擦系数μ和2)剪切摩擦系数不变,m。在金属成形分析中,摩擦剪应力,τ与压力如下:

(1)

,σn是正常的压力或压力徒垂直于表面和μ,恒定摩擦系数(2]。这个理论,也称为恒定摩擦系数理论,并不真正代表了大部分形成操作(3]。因此,另一种理论称为剪切摩擦系数不变,如下给出,用于分析。

(2)

在σo工件材料的流动应力。流动应力的应变、应变率和温度。剪切摩擦系数的值,从0到1。当m = 0时,它代表无摩擦界面和m = 1时,粘着摩擦。研究[4)表明,方程(2)代表了摩擦剪应力比方程(1)的仔细程度。因此,衡量这种剪切摩擦系数,不同类型的测试工作。

而大规模生产在生产车间,量化界面摩擦是不切实际的,因为这将影响正常生产(5]。摩擦学的测试,如环压缩测试,简单的镦粗试验,建立测试,双杯挤压(DCE) [1)测试、压缩和扭转试验(6)已经在实验室进行标准条件测量界面摩擦。这些测试方面的不同设置的复杂性及其相关性模拟通行条件。最简单的测试环压缩试验与标准尺寸是压缩环和维度关联的摩擦的变化(7]。一直试图量化界面摩擦挤压镁合金使用向前杆向后杯(FRBCE)测试中挤压在一边飙升和一杯是挤压在另一边8]。

一个新的测试称为向前上升和阀瓣成形(FSDF)测试被设计来减少面临的困难进行其他摩擦测量测试和提取样品进行测试。提取试样的DCE测试或FRBCE测试是非常困难的。FSDF测试很简单但有效的克服所面临的困难在上述测试。FSDF测试的原则在测量界面摩擦形成使用铝合金1100的标本材料测试了这项工作。

向前上升和阀瓣成形试验

有两种类型的摩擦测量方法。1)直接测量技术,测量摩擦力直接操作如销传感测试期间。2)间接测量技术(9)的摩擦测量使用的物质流的基本原理和无量纲数。测试像个随机对照试验,DCE测试,FRBCE测试第二类。

FSDF测试也可以被归类在间接测量技术,通过使用尺寸变化测量界面摩擦。

圆柱坯直径D和初始高度H是放置在一个die-container。die-container的一端,一个钻孔室与一个特定的锥角。die-container是刚性连接到平板底部使用螺丝。外径的冲孔机,D,中心孔直径,Ds压坯材料平面刚性底板。在应用程序的压力,即有分流坯材料。,部分流动沿穿孔刀具运动的方向形成一个高峰,另一部分流动和占领柜台沉没腔沮丧盘。FSDF测试设置的图所示图1。

的高度,Hs和圆盘直径,Dd是以特定的间隔穿孔的旅行。FSDF盘的变形标本所示测试及其特性图2。由于界面摩擦的存在,对不同摩擦条件下,上升高度和圆盘直径不同。Hs / Dd是计算,这比作为衡量界面摩擦。这个测试的主要优势相比其他测试扭和压缩试验(10),例如,负载或力特征不需要到达摩擦系数来衡量。只有几何参数和工作记录。

这个测试的其他优势;)简单设置b)打孔和钢坯中心线共线,不需要任何特殊安排,维护它。在DCE测试这必须保证,其他的杯子将形成的椭圆形截面,因此不会产生正确的结果c)的试样很容易形成与DCE测试或FRBCE测试相同大小的坯料和设置,细长的拳扣或提取的试样是极其困难的d)小影响闪电形成的结果。

目标

这项工作的主要目标

•找到使用远期高峰和阀瓣成形的可行性测试测量界面摩擦形成的过程。

•到达最优尺寸的工具设置测试和钢坯的合适的尺寸。

•为FSDF绘制校准曲线测试。

方法

FSDF测试模拟使用专门的计算机软件DEFORM-2D形成。

先前的工作已经确定,通过使用DEFORM-2D包,造型,可以成功地进行了模拟和分析形成/锻造操作(11]。评价润滑油已经完成使用DCE测试使用DEFORM-2D [12]。在这工作也变形包是用于模拟。

目前的问题是一个axi-symmetric以来,一半的钢坯进行分析。模拟是进行初始坯高度减少50%。1100铝合金作为候选人材料分析。

仿真参数

分析是进行各种铸坯的H / D比率和不同组合的穿孔直径和钻孔室角度。

经过多次迭代,直径40毫米的圆坯是选自这个值给了合理的结果。钢坯的高度是不同的H / D比率的要求。穿孔直径与模孔直径为40毫米直径(峰值)为5毫米。1毫米的半径是提供面临穿孔和死亡的边缘。穿孔速度是1毫米/秒。对于每个H / D值,模拟进行了摩擦系数值0.01,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5和0.6。模拟进行了H / D比率1.0到0.25。为每个H / D比率,模拟进行了直径12毫米,10毫米,8毫米,6毫米,5毫米和4毫米。

比较其他H / D比率和直径,这是看到的敏感性高和适当的H / D = 0.25,锥角= 5.71 o和= 5毫米直径,因此也是选择进一步的仿真和实验。

未变形的钢坯模型和网状(图3)。应用界面摩擦条件和模拟的问题。重要参数然后一直从软件中提取和深加工。异形坯的网状m = 0.01 m = 0.6所示图4和图5分别。也许oserved,当演员很低(m = 0.01)的摩擦盘直径是高相比,当摩擦系数(m = 0.6)。但是上升的高度是小摩擦时更少。未变形的钢坯的固体模型和变形所示图6和图7分别。

圆盘直径和各种冲压中风的峰值高度提取模拟的进一步处理。为每个H / D比率,与海关/ Dd作为轴值和%减少坯初始高度作为轴值,绘制校准曲线。校准曲线的H / D = 0.25所示图8。

结果与讨论

当H / D比率增加,断然的敏感性降低。然而,当H / D比率下降低于0.25,测量变量的发现是非常困难的。因此,这是不合适的,因为任何小错误测量放大,最终会产生错误的结果。当钉直径减少敏感性增加。然而,它不能减少5毫米以下,因为小直径飙升更有可能打破在实验。此外,圆盘代表封闭形成的增长而不是上升挤压。因此,0.25的值作为标准的H / D值为进一步模拟。

钻孔室锥角是5.71 o。如果这个值增加,那么心烦意乱的盘的底部表面失去接触模具表面,结果不会真正代表形成的真实情况。雷竞技网页版

校准曲线的值从0.01到0.6 m的画价值选择的H / D = 0.25。FSDF测试,在很大程度上模仿了封闭形成操作。需要至少10%的中风之前采取任何初始计量,因为直到那时盘和增长的特性不会完全发展和校准曲线的敏感性可能很低。但是,此后,曲线很敏感。

叠加峰值高度/盘直径比和冲压中风校准曲线,从实验中,获得剪切润滑剂的摩擦系数可以读出。

结论

前进上升的适用性和阀瓣形成测试量化界面摩擦在形成本文解释道。测试模拟了封闭的形成过程,更多的新表面形成。测试远比双杯挤压测试或简单向前杆向后挤压试验。校准曲线的敏感性是满意的。考虑整体的便利进行tribo-test,向前上升和阀瓣形成测试可以用来测量界面摩擦形成。

引用

1. 塔·M,评价摩擦使用环压缩和双杯挤压测试-实验和有限元研究。2001。
2. Schey农协。1970年,金属变形过程:摩擦和润滑Morcel和德克尔公司,纽约。
3. De Pierrie V,格尼f .常数的测定方法和不同摩擦因素在环压缩测试。反式ASME J光滑的抛光工艺。1974;96:482 - 488。
4. Altan T,哦是的,Gegel霍奇金淋巴瘤。1983年,金属成形基本原理和应用程序——ASM公园,俄亥俄州。
5. 亨利打出的。2010年,应用金属成形——剑桥,英国。
6. 汉森BG,湾n两个新方法测试摩擦冷锻。J伴侣抛光工艺工作。1986;13:189 - 204。
7. Abdul NA。在大量塑性变形的金属摩擦的决心。安CIRP。1981;30:143 - 146。
8. 胡Yamin,赖昌星Zhoui,张老板。Cup-Rod结合镁合金的挤压过程的研究。J ProcTechnol母校呢。2007;187 - 188:649 - 652。
9. Ebrahimi R, Najafizadeh答:一种新的评价方法批量金属成形的摩擦。J伴侣Proc抛光工艺。2004;152:136 - 143。
10. 湾N, O Wibom J Aa尼尔森。一个新的摩擦和润滑测试锻造。安CIRP。1995;44:1。
11. 哦是的,吴WT,唐JP。冷锻过程的模拟变形系统。J板牙Proc抛光工艺。1992;35:357 - 370。
12. 马克Gariety亲切Ngaile TaylanAltan。评估新冷锻没有磷酸锌预涂润滑油。Int J机床Manuf。2007; 47:673 - 681。