Способ снижения трения при контактном взаимодействии металлических пар

Способ снижения трения при контактном взаимодействии металлических пар

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ТРЕНИЯ ПРИ КОНТАКТНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПАР, включающий охлаждение зоны контакта .и взаимное перемещение контактирующих пар, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, дополнительно пропускают через контакт постоянньй электрический ток, плотность которого лежит в пределах 10 j Ю , где J - плотность тока, А/см. 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что охлаждение зоны контакта ведут в диапазоне величин градиента температур и при верхней границе темперaтyp l, определяемых из выражений, 10 л Т 10 ; 0.2 Т„, и , 0,4Т„,, (О где ft Т - величина градиента температуры , град/см; макс верхняя граница температуры в зоне контакта. С; Tf,( - температура плавления деформируемого изделия, с.

« .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) О1) 4(51) 6 12 В 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3549392/24-21 (22) 07.02.83 (46) 15.06.85. Бюл. У 22 (72) К.М. Климов, М.С. Волкова, О.A. Кривда, А.В. Исаев и Г.Д. Шнырев (71) Московский ордена Октябрь- ской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промьппленности им. И.N. Губкина (53) 621.873.232(088.8) (56) 1.Кокрост М.Т. Смазка и смазочные материалы. М., "Металлургия", 1980, с, 68-82.

2. Грудев А.П. и др. Трение и смазка при обработке металлов давлением Справочник. М., "Металлургия", 1982, с. 18-37, 168-183. (54) (57) 1 ° СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ТРЕНИЯ

ПРИ КОНТАКТНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПАР, включающий охлаждение зоны контакта .и взаимное перемещение контактирующих пар, о т л и ч а вшийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, дополнительно пропускают через контакт постоянный электрический ток, плотность которого лежит в пределах

10 i 10, где — плотность тока, А/см .

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что охлаждение зоны контакта ведут в диапазоне величин градиента температур и при верхней границе температурЫ, определяемых из выражений, 6

М

10 «< аТ + 10

Тплб Тм с < 0 4 Хп, где Ò вЂ” величина градиента температуры, град/см;

Т „ - верхняя граница температуры в зоне контакта, С;

0 °

Т „„ — температура плавления

О деформируемого изделия, С.

1161995

Изобретение относится к машиностроению и обрабатывающей промышленности и может быть использовано, при обработке металлов давлением (прокатка,. волочение, штамповка и т.п.), а также в машинах и установках с высокими удельными давлениями в зоне контакта.

Известен способ снижения трения, включающий внесение смазки в зону 10 контакта и охлаждение этой зоны )1) .

Однако эффективность данного способа невысока.

Наиболее близким к предлагаемому является способ снижения трения при 13 контактном взаимодействиии металлических пар, включающий охлаждение зоны контакта, взаимное перемещение контактирующих пар и введение смазки

s зону контакта (2) .

Однако известному способу присуща невысокая эффективность, так как при введении смазки коэффициент трения не удается понизить сверх определенной величины, определяемой физико-химическими свойствами трущихся пар. Кроме того, известный способ не позволяет регулировать коэффициент трения в процессе обработки, что не обеспечивает повышения степени деформации

30 за проход и управления процессом обработки металлических изделий.

Цепь изобретения — повышение эффективности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу снижения трения при контактном взаимодействии металлических пар, включающему охлаждение эоны контакта и взаимное перемещение контактирующих пар, дополнительно пропускают через контакт постоянный электрический ток, плотность которого лежит в пределах

1О « «10", (1) где — плотность тока, А/см

Кроме того, охлаждение эоны контакта ведут в диапазоне величин градиента температур и при верхней границе температуры, определяемых из выражений

10 «дт < 10 ; (г) где a T » величина градиента темпе- ратуры, град/см;

Т „ — верхняя граница темперао туры в зоне контакта, С;

Т вЂ” температура плавления о деформируемого изделия, С.

Способ осуществляют следующим образом.

Через токопроводящие щетки к валкам из твердого сплава подводят постоянный электрический ток плотностью

10 -10 А/см . При этом интенсивный отвод тепла осуществляют, например, посредством щечек, охлаждаемых холодной проточной водой и прижимаемых к основным валкам. Одновременно осуществляют перемещение изделия относительно валков со скоростью 10

10 см/с.

Пропускание тока через фрикционный контакт обеспечивает разупрочнение выступов на поверхности контактирующих пар и ослабление адгезионных связей. Это, в свою очередь, приводит к снижению электросопротивления и дальнейшему уменьшению трения.

Анализ экспериментальных результатов показывает, что уменьшение коэффициента трения при контактном взаимодействии тяжелонагруженных металлических пар осуществляется при плотности тока в фактических точках касания, равной 10 - 10 A/см . При

7 плотности тока, меньшей 10 А/см2, тепловая энергия, выделяемая в местах выступов микрорельефа, недостаточна для снижения прочностных характеристик фрикционного зацепления.

При плотностях тока превышающих

10 A/см, имеет место интегральный разогрев всей зоны контакта до температур, соответствующих рекристаллизации, окислению поверхностных слоев и другим термическим эффектам.

Поддержание стационарного процесса контактирования при указанных плотностях тока можно осуществить лишь при интенсивном теплоотводе путем создания в зоне контакта градиента температур в диапазоне 10—

10 град/см. При выходе за нижний

6 предел имеет место перегрев металла в зоне контакта, а верхний предел указанных градиентов температур определяется геометрическими и физическими параметрами заготовки, а также видом подвижного контакта.

Диапазон скоростей, в котором осуществляют предлагаемый способ уменьшения коэффициента трения, составляет 10 — 10ь см/с. к Аэ. И о (4) где j — плотность тока, А/см ;

К вЂ” безразмерная величина, характеризующая изменение электрических, механических и теплофизических свойств металла с температурой, изменяющаяся от

0,1 до 1,0 в зависимости от рода материала;

h — размер заготовки, см;

А †. величина, -характеризующая прочностные связи между атомами, кгс/см или Па;

6а — коэффициент термического расширения;

Š— модуль упругости; h,P — теплопроводность и электропроводность деформируемого материала.

Ч „ /Чв при

Угол захвата между валками сь, град

Т = 200OC

P = 25 ИПа

j =О. «1 = 125

) 10. — 10

0.10

0,8

0

0,8

0,9

0,5

0 8

0,5

0 8

1

Та блица 2

VOp /VS npu

I „ I

Иатериал пары

P = 5MIa P 10ИПа P = 25ИПа P = 50.ИПа

ВК-15 — вольфрам

О,1

0,05

ВК-15 — молибден

ВК-15 -(молибден +

+ рений) 0,05 0,1

П р и м е ч а н и е: < = 6 ; Т 250 С; j = 10 А/см, состав ВК-15— карбид вольфрама + 15X кобальта.

Е!а основании теоретических и экспериментальных исследований, получена связь между термическими характеристиками процесса, физическими свойствами материала заготов\ ки и плотностью тока

61995 4

Предлагаемый способ проведен экспериментально при прокатке различных сплавов. К валкам из твердого сплава ВК-15 через токопроводящие щетки подводили постоянныи ток. IIpH 3TOM коэффициент трения оценивали отношением скорости прокатки к скорости враФ щения валков (Ч„ /V ) при различных углах захвата.

10 Результаты экспериментов по уменьшению коэффициента трения для пары, ВК-15 -Л85 (857. Cu + 157. Zn) приведены в табл.

Результаты экспериментов по уменьшению коэффициента трения для различных сплавов при разных давления приведены в табл. 2, Таким образом, использование предлагаемого способа снижения коэффици2О ента трения позволяет по сравнению с известными способами осуществлять процесс деформации малопластичных металлов и сплавов без сильного перегрева последних, а следовательно расширить ассортимент обрабатываемых металлов и сплавов, снизить усилия на металл и инструмент при высоких удельных давлениях, а также отходы металла в брак, и, кроме того, регулировать величину коэффициента трения.

Таблица 1