材料成形摩擦与润滑剖析.docx

1、材料成形摩擦与润滑剖析实验名称：四球摩擦磨损试验一、 实验目的：利用四球摩擦磨损试验机测试铜轧制油的摩擦系数。二、 实验材料：四球摩擦磨损试验机一台、数据采集卡和计算机、传感器、变频器、放大器、四个完全一样的钢球、清洗剂、卫生纸、扳手、铝轧制油。三、 实验原理：由图一可见，四球机的四个钢球形成一个等边四面体，上面一个球对下面三个球，在三个接触点的作用力可由等边四面体来分析。B、C、D作用在上面A球上的三个压力相同，即N1=N2=N3。假设A球受到的垂直方向上的合力为F，则在高速旋转时与下边三个球的摩擦力相同，F1=F2=F3=uN1。所以只要测出自动拉力记录仪上的读数F1和载荷F就可以求得摩擦

2、系数。在此实验中，不同时刻的u由计算机程序自动计算得出。四、实验步骤：1. 打开程序，设置零点。2. 用实验中用到的清洗剂清洗钢球、油盒和上夹头、夹具。3. 在试验机主轴上夹头中安装一洗净的试验钢球，并用夹具夹紧。4. 在油盒中安装三个洁净的试验钢球，并用夹具夹紧。5. 把试验中所用到的试验油倒入油盒中，使润滑油充满油盒中的空隙，并使润滑油浸没过油盒中三个试验钢球顶部。6. 按照所需要的转速调变频器的相应频率及相应的参数。7. 设置电脑上程序的相应初值。 8. 开始试验，注意观察电脑显示屏上的摩擦系数的曲线变化，并记录数据。五、 数据处理：图二 图三图四图五图六图七图二、图三、图四分别为2#、

3、3#、4#油样所做实验数据图，图五、图六、图七分别为2#、3#、4#油样实验后钢球磨斑，由此可以得到摩擦系数、油膜强度和磨斑直径，数据见表一所示。表一油样油膜强度PB（N）磨斑直径WSD（mm）摩擦系数2#2550.08713#5300.3060.09274#6370.3090.1000六、实验结论与分析：1. 由实验测出的铝轧制油的平均摩擦系数为0.0933。2. 实验开始时摩擦系数波动较大，原因如下：（1）试验机开始运转还未达到稳定状态。 （2）钢球开始运转是逐渐加速的，所以在速度稳定以前，摩擦系数变化较大。（3） 一开始钢球之间没有完全啮合，这种不稳定的摩擦系数变化大。（4）油盒中的润滑

4、油在钢球的表面分布不均匀，钢球接触面之间的润滑油的量变化较大。从两分钟后四球机的运转达到稳定状态，钢球完全啮合，接触点间的润滑油的量基本不再变化，逐渐趋于稳定，因此摩擦系数基本趋于稳定，不再大范围的变化。由此测出每一时刻的铜轧制油的摩擦系数。3. 实验误差：误差主要来自于实验仪器的系统误差，同时，在测量磨斑直径时，会有测量误差。实验名称：不同轧制条件对轧铝工艺的影响一、 实验目的：研究不同的润滑条件对轧制厚度、轧制压力和扭矩的影响。二、 实验器材：铝板（三块）、二辊实验轧机、千分尺、电子显微镜、两种不同的润滑油2#油、3#油、传感器、计算机。三、 实验原理：采用不同摩擦条件计算变形区轧制单位压

5、力和摩擦力的结果比较见图一，很明显，采用的摩擦条件不同，计算的摩擦力与轧制压力差别较大。同样，在摩擦条件相同的条件下，摩擦系数对轧制压力的 图一影响也是很明显的。图二为采用滑动摩擦条件，摩擦系数对轧制压力的影响。按卡尔曼方程计算的轧制压力在中性点处出现一个峰值，被称为摩擦峰，摩擦峰的大小与形状处理与计算选用的摩擦模型有关外，还与摩擦系数密切相关，特别是当摩擦系数较高时，轧制压力成倍增加。 图二 本实验中在干轧、2#油、3#油的条件下对铝板进行轧制，三中条件下摩擦系数不同，则通过实验可以知道摩擦系数对轧制压力、轧制力矩的影响情况。四、 实验步骤：1. 测量铝板的轧前厚度，将数据记录在电脑上，设置

6、道次为6。2. 打开轧机，根据测量的铝板厚度调整轧辊之间的间距，设定第一次轧下量为原始厚度的30%，二三四次的轧下量为原始厚度的20%，第五次的轧下量为原始厚度的10%，第六次的轧下量为原始厚度的0%。3. 将铝板送入轧机入口进行轧制，测量轧制后的厚度，记录数据，将第一道次的轧后厚度作为第二道次的轧前厚度，在电脑上输入相应的数据，调整轧辊进行第二道次的轧制。依次进行后面几道次的轧制。 4. 将其他的两块铝板用2#油、3#油润滑后按照上述步骤进行轧制。 5. 轧制结束后清理轧辊，关闭轧机。6. 将轧制后的铝板放在显微镜下观察其表面状况。注意：每次换油前要清洗轧辊，避免残留物影响实验结果五、数据处

7、理：1. 干轧铝表面状况图（图三）及数据（表一）：图三 道次厚度H(mm)厚度h(mm)压力1(kn)压力2(kn)扭矩(kn-m)速度(rpm)电压(V)电流(A)功率(KW)时间(s)11.3311.13515.8218.810.1710.64000.751.5521.1350.85523.7123.560.210.53000.912.0630.8550.57729.8736.910.2610.88001.292.5940.5770.3744.453.960.3610.32001.564.1450.370.2737.8144.680.2310.52001.232.2460.270.2227

8、.434.040.2110.47000.962.75表一2. 用2#油轧铝表面状况图（图四）及数据（表二） 图四道次厚度H(mm)厚度h(mm)压力1(kn)压力2(kn)扭矩(kn-m)速度(rpm)电压(V)电流(A)功率(KW)时间(s)11.2911.10514.718.910.1710.08000.831.5521.1050.84922.7528.110.1810.13000.972.0630.8490.57830.7237.580.310.85001.172.7540.5780.34644.854.90.3510.72001.512.0650.3460.22937.7236.630

9、.2410.57001.43.0960.2290.18123.5729.440.110.74000.931.89表二3. 用2#油轧铝表面状况图（图五）及数据（表三）图五道次厚度H(mm)厚度h(mm)压力1(kn)压力2(kn)扭矩(kn-m)速度(rpm)电压(V)电流(A)功率(KW)时间(s)11.281.12811.6215.70.129.97000.821.5521.1280.77218.9924.760.1810.28000.961.8930.7720.60230.930.720.2310.51001.212.5840.6020.37242.0948.070.3610.48001

10、.452.4150.3720.23334.6834.090.2810.57001.313.2760.2330.18223.423.820.1110.9001.021.55表三图六图七图八图六、图七、图八分别为轧后厚度、轧制压力、扭矩与轧制道次变化曲线。六、实验结果与讨论：1. 由轧后铝表面状况图可以看出，加润滑油之后的划痕较细，改进了成形制品质量，减少金属损失。2. 二三四道次压下量相同，相对压下量呈递增趋势，轧制压力与扭矩增大，说明轧制压力、扭矩和相对压下量呈正比例关系。3. 实验误差：（1）来自实验仪器的系统误差。（2）测量轧前厚度与轧后厚度时，读数有一定的误差。（3）轧辊还没有稳定运转即进行轧制，导致轧制压力不稳定或有误差。（4）润滑油未均匀铺展，会对实验结果有一定影响。（5）外界环境比如温度对实验结果的影响。