前面我們講了一下鋁合金管材的潤(rùn)滑擠壓，今天我們來(lái)談?wù)劅o(wú)潤(rùn)滑擠壓。

無(wú)潤(rùn)滑擠壓是指在擠壓時(shí)，既不潤(rùn)滑擠壓筒，也不潤(rùn)滑穿孔針。實(shí)踐證明，采用無(wú)潤(rùn)滑擠壓工藝，可以有效地消除潤(rùn)滑擠壓時(shí)產(chǎn)生的各種擦傷缺陷，獲得內(nèi)表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的管材。但在擠壓過(guò)程中，鋁與穿孔針直接接觸，金屬在沿穿孔針表面流動(dòng)過(guò)程中會(huì)對(duì)其產(chǎn)生很大的摩擦拉力，易發(fā)生斷針事故。據(jù)實(shí)測(cè)，無(wú)潤(rùn)滑擠壓鋁合金管材時(shí)作用在穿孔針上的摩擦拉力約為潤(rùn)滑擠壓時(shí)的3～4倍。這就要求，一方面，穿孔針要有足夠的強(qiáng)度；另一方面，應(yīng)使用較短錠坯以減少摩擦力。

要提高穿孔針的強(qiáng)度，可以從三個(gè)方面入手：一是選用強(qiáng)度更高的材料；二是增大穿孔針薄弱部位（特別是與針支承連接的螺紋部位）的尺寸；三是改進(jìn)與針支承的連接配合方式。目前用于制作穿孔針的材料主要是3Cr2W8V和4Cr5MoSiV1，更高強(qiáng)度的熱擠壓用工模具材料還正在研制階段，未得到推廣應(yīng)用。要想增大穿孔針根部螺紋部位的尺寸，必須考慮針支承和空心擠壓桿的強(qiáng)度要求。改進(jìn)穿孔針與針支承的連接配合方式，在一定程度上可以改善穿孔針的受力條件，提高其穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。減少錠坯的長(zhǎng)度可以減小摩擦拉力，但如果錠坯過(guò)短，成品率和生產(chǎn)效率都會(huì)降低。

鋁管金屬壓力加工中的外摩擦種類及其影響

在實(shí)際的金屬壓力加工生產(chǎn)中，由于變形方式不同，特點(diǎn)各異，情況要復(fù)雜得多。而且變形的工藝條件（變形溫度、變形程度，及變形速度）又苛刻多變。因此在金屬壓力加工中。按接觸界面的狀態(tài)，可能出現(xiàn)如下摩擦類型： 干摩擦，流體潤(rùn)滑摩擦和邊界摩擦。 干摩擦實(shí)際是指表面上沒(méi)有潤(rùn)滑劑的摩擦。潤(rùn)滑較困難的鐓、鍛過(guò)程，無(wú)潤(rùn)滑擠壓鋁及鋁合金以及其他任何不加潤(rùn)滑劑的加工過(guò)程，都可能出現(xiàn)干摩擦的狀態(tài)。 邊界摩擦是指由于潤(rùn)滑劑對(duì)金屬表面的物理、化學(xué)吸附作用，形成一層只有幾個(gè)分子厚的邊界潤(rùn)滑膜的摩擦。 流體潤(rùn)滑摩擦是指在接觸界面上存在一層較厚的流體潤(rùn)滑膜，摩擦發(fā)生在潤(rùn)滑膜內(nèi)。在高速軋制與拉拔生產(chǎn)時(shí)容易出現(xiàn)這種狀態(tài)。

由于壓力加工時(shí)摩擦條件比較惡劣，理想的流體潤(rùn)滑及邊界潤(rùn)滑狀態(tài)較難出現(xiàn)。整個(gè)接觸面上為單一的摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)較少，多為混合狀態(tài)。如流體－邊界摩擦、邊界－干摩擦以及流體－干摩擦等。

比如，有人認(rèn)為在高速冷軋以及拉拔時(shí)，分別測(cè)出摩擦系數(shù)為0.02～0.03及0.04～0.09，較一般的邊界潤(rùn)滑的摩擦系數(shù)（油脂系數(shù)潤(rùn)滑油為0.1～0.2、礦物油為0.2～0.3）低一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而認(rèn)為加工過(guò)程是處于流體潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)。然而，在這兩種情況下卻同樣可觀察到軋輥或模具上粘附金屬微粒及在潤(rùn)滑油中存在散落的金屬磨損粒子。這就表明，上述的加工過(guò)程實(shí)際是處在一種以流體潤(rùn)滑摩擦為主，并出現(xiàn)邊界摩擦、甚至有干摩擦的混合摩擦狀態(tài)。 對(duì)于加工過(guò)程中的上述各類摩擦，就其摩擦的規(guī)律，可歸結(jié)到如下兩個(gè)摩擦定律： ⑴阿芒頓－庫(kù)侖摩擦定律。摩擦應(yīng)力正比于法向應(yīng)力，摩擦系數(shù)為常量，故又成常摩擦系數(shù)定律。對(duì)于水靜壓強(qiáng)度較小的沖壓、拉拔以及其他潤(rùn)滑效果較好的加工過(guò)程，此定律較適用。

常摩擦應(yīng)力摩擦定律。在面壓較高的擠壓以及潤(rùn)滑較困難的熱軋等變形過(guò)程中，由于金屬的剪切流動(dòng)主要出現(xiàn)在次表層內(nèi)，故有τf＝τs，摩擦應(yīng)力為相應(yīng)變形條件下金屬的性能參數(shù)。

在實(shí)際金屬壓力加工過(guò)程中，接觸面上的摩擦規(guī)律，除與接觸表面的狀態(tài)（粗糙度、潤(rùn)滑劑等）有關(guān)外，還與變形區(qū)幾何因子密切相關(guān)，在某些條件下出現(xiàn)同一接觸面上存在常摩擦系數(shù)區(qū)與常摩擦應(yīng)力區(qū)的混合摩擦狀態(tài)。這些對(duì)于進(jìn)行變形力能計(jì)算時(shí)求解有關(guān)方程的邊界條件是十分重要的。 接觸界面上的外摩擦對(duì)金屬壓力加工過(guò)程帶來(lái)很大的影響： 使金屬變形時(shí)金屬的實(shí)際變形抗力增大，力能消耗加大； 引起金屬不均勻變形，影響制品性能，降低生產(chǎn)成品率； 使加工工模具磨損加大，進(jìn)而影響制品尺寸精度，并增加生產(chǎn)成本。

在金屬壓力加工過(guò)程中很容易發(fā)生工具與變形金屬間的粘著（焊合）。相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，如果切斷發(fā)生在粘著點(diǎn)的深部，那就會(huì)出現(xiàn)金屬微粒的轉(zhuǎn)移，工具表面粘附著變形金屬，結(jié)果改變摩擦表面狀態(tài)與性質(zhì)。若工具表面粘附變形金屬嚴(yán)重，甚至?xí)兂?ldquo;同種金屬間的摩擦。”因此，工具表面粘附金屬后，會(huì)增大摩擦與變形力能消耗，損傷制品表面，縮短工具壽命。 在軋制過(guò)程中，由于軋輥表面磨損，經(jīng)一定時(shí)間后將影響產(chǎn)品的質(zhì)量，此時(shí)需要重車或重磨，每次重車量0.5~5mm,重磨量0.01~0.05mm。

軋輥的允許重車率：

初軋機(jī)：10~12%

型鋼軋機(jī)：8~10%

中厚板軋機(jī)：3~6%

在金屬壓力加工的摩擦過(guò)程中同樣伴隨有磨損現(xiàn)象。上述工具表面粘附金屬的過(guò)程，就是加工制品的粘著磨損過(guò)程，只是由于對(duì)制品而言，往往是發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)道次中，故磨損本身并不為人們所重視。

加工所用的工模具，雖然其硬度比變形金屬高得多，但由于往往是在高壓、高速以及高溫條件下連續(xù)使用，其表面通過(guò)質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到變形金屬上或粘附金屬一起脫落等過(guò)程，出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，結(jié)果不僅影響制品表面質(zhì)量與尺寸精度，而且增加工具消耗，提高生產(chǎn)成本。

生產(chǎn)中摩擦有效性的利用

在實(shí)際生產(chǎn)中，摩擦并非是百害無(wú)益的東西，有時(shí)可以直接加以利用，有時(shí)則設(shè)法變害為利，這就是生產(chǎn)中利用外摩擦有效性的問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常也并非摩擦越小越好，對(duì)潤(rùn)滑劑的要求則是適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑性與良好的綜合性能。 在開(kāi)坯軋制中，增大摩擦可以改變咬如條件，強(qiáng)化軋制過(guò)程；

在沖壓生產(chǎn)中增大沖頭與板片之間的摩擦可以強(qiáng)化生產(chǎn)工藝，減少由于縮頸沖裂等造成的廢品；無(wú)潤(rùn)滑擠壓或增加擠壓墊片端面摩擦阻力等措施，有利于減少制品中“擠壓縮尾”。 在精軋板帶材時(shí)，為了提高成品表面光潔度，人們常使用粘度較小的所謂“薄油”，以利用軋輥對(duì)其表面的磨光作用。類似例子在實(shí)際生產(chǎn)中是很多的。

近年來(lái)，在深入研究接觸摩擦規(guī)律，尋找有效潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法來(lái)減少摩擦有害影響的同時(shí)，積極開(kāi)展了利用摩擦有效性的研究。所謂摩擦有效性，就是通過(guò)強(qiáng)制改變和控制工具與變形金屬接觸滑移運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使摩擦應(yīng)力能促進(jìn)金屬的變形發(fā)展。通過(guò)接觸滑移運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使摩擦應(yīng)力能促進(jìn)金屬的變形發(fā)展。通過(guò)這種方法可以減少或消除摩擦力的有害影響。