[发明专利]一种快速准确确定金属塑性成形过程摩擦系数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属塑性加工领域，具体是涉及一种能快速准确确定金属在塑性成形过程中摩擦系数的方法。

背景技术

金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用，工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中须研究摩擦系数，研究摩擦力，须加以润滑。

伴随着塑性变形而产生的摩擦，在塑性变形过程中由于高压下变形，会不断增加新的接触表面，使工具与金属之间的接触条件不断改变。接触面上各处的塑性流动情况不同，有的滑动，有的粘着，有的快，有的慢，因而在接触面上各点的摩擦也不一样。

不同于机械传动过程中的摩擦，金属塑性加工过程中的摩擦往往伴随有塑性变形，各质点的相对速度不同，因而各点的摩擦也不一样。金属塑性变形时接触面上的压力很高，摩擦状况远比一般机械传动时复杂，同时高压下的摩擦往往也是高温下的摩擦，所有这些决定了确定金属塑性成形过程摩擦系数的复杂性和困难性。上世纪六十年代提出了利用圆环镦粗实验确定摩擦系数的解析方法，最初不考虑镦粗时出现的鼓形，为理想的数学解析解。这种方法需要利用解析公式对不同摩擦因子做出标定曲线，然后利用实验结果插值计算出摩擦系数，费时费力。以后有学者提出对上述解析公式进行改进，如考虑圆环变形后出现的鼓形，采用Hill理论的改进数值解法等。这些方法在一定程度上改进了精度，但不能考虑材料塑性变形时的硬化行为，且仍需要做标定曲线。国内有专家采用弹塑性材料模型的数值模拟技术确定摩擦系数，可以考虑圆环镦粗时的鼓形及金属塑性变形的硬化行为，但仍需要作标定曲线。

因此，有必要对摩擦系数的确定进行进一步改进，达到快速、准确。

发明内容

本发明的目的是提供金属塑性成形过程一种快速、准确确定摩擦系数的方法。

本发明的目的由以下技术方案予以实现：

一种快速准确确定金属塑性成形过程摩擦系数的方法，其特征在于：

设ρ为圆环镦粗时的中性层半径，R₁、R₀、H分别为变形后的内径、外径和高度，根据传统的解析法求得圆环镦粗时的摩擦因子m。

当ρ≤R₁时：