Способ снижения трения при контактном взаимодействии металлических пар

 

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