温暖热镦滑动试验：高温下金属加工的摩擦学

摘要

在高温下识别摩擦数据仍然是成型过程优化的关键点。在现在纸张专用于金属成型工艺的摩擦学的高温下的WHUST（热和热倾斜滑动试验呈现温度。摩擦试验能够根据大范围的塑性应变，接触压力和温度。使用摩擦试验来遵守在工具/工件界面处遇到的接触条件的方法讨论了各种工业成型工艺。然后实现三个实验设计。第一套进行实验以研究石墨基润滑剂的组成对热锻工具的摩擦的影响。一个特别注意使用的润滑剂的体积，石墨颗粒的大小和粘合剂的量。的进行第二组实验以量化两种白色润滑剂减少摩擦和保护工具表面的能力。第一种润滑剂是矿物盐;第二个是有机盐。在AISI4820钢上进行1200℃的试验标本，AISIH11氮化钢接触器。结果表明，测试的白色润滑剂导致摩擦系数相同范围的石墨润滑剂，但白色润滑剂一旦滑动长度就丧失其减少摩擦的能力变大到10mm，其中石墨润滑剂可以经历大于30mm的滑动长度。最后的实验是进行了一项新的溶胶凝胶涂层，以沉积在普通工具钢AISIH13上。AISI测试在1100°C运行4820钢标本。每次测试后，涂层能够减少摩擦并防止金属从样品转移到涂覆的工具表面被建立。

介绍

用于金属成型的润滑剂确保多种功能。显然，它们必须减少摩擦，而且还必须冷却工具表面，保护工件表面免受刮伤或破裂，以便通过磨损碎屑来限制表面污染，并且最重要的是它们必须尊重环境。这种广泛的功能已经鼓励供应商开发出许多润滑剂系列：含有水或油的液体润滑剂，固体润滑剂，如肥皂，磷酸盐，聚合物或矿物盐。即使所有这些润滑剂的化学成分可能完全不同，它们中的大多数是三种主要化学成分的关联：减少摩擦和保护工具和工件表面的活性剂，用于帮助润滑剂粘附到表面上的粘合剂能够经受大的变形，以及输送机将活性剂“驱动”到接触表面。

另一方面，金属成型工艺的摩擦学相当复杂。工具和工件之间的摩擦取决于许多因素：

机械参数如接触压力，塑性应变，应变速率，滑动速度，材料屈服应力，物理参数如粗糙度，温度，粘度，润滑膜厚度，化学参数如表面能，氧化物存在，润滑剂与金属表面之间的化学反应等。润滑剂的选择仍然是金属成型工艺发展的关键点。未使用的润滑剂或不适当使用良好的润滑剂可能会通过产生不需要的磨损状况来减少刀具寿命，或者可能导致工件表面质量差。选择润滑剂的困难首先来自市场上可用的大量润滑剂，其次是根据实际使用条件进行测试的困难。

目前的工作提出通过使用特定的摩擦试验来提高对金属热锻期间润滑接触的理解。首先，将介绍摩擦测试和开发分析其结果的方法。然后，该方法将应用于几个工业案例，包括石墨基润滑剂，白色润滑剂和新的溶胶-凝胶工具涂料。

温暖热镦-滑动试验

热和热倾斜滑动试验（WHUST）是一种用于模拟在热锻造操作中发生接触的条件的实验装置。WHUST包括与试样接触的接触器，并以恒定的滑动速度沿其表面滑动。WHUST参数是接触器的几何形状，其速度，其在试样内的渗透以及接触器和样品温度（图1）。摩擦系数与接触表面的机械，物理和化学参数密切相关。使用实验室摩擦试验来进行摩擦学数据的可靠识别需要模拟这些参数。实验室测试不可能模拟作用在摩擦上的每个参数。为了克服这些困难，WHUST使用工业工件的部件作为试样，实际工具的部件作为接触器，以及从工艺罐中取出的润滑剂。这种特性允许WHUST尊重接触的化学和物理特性（表面反应性，吸附气体，材料结构，硬度，粗糙度，氧化皮，磨损颗粒等）。接