Kaltgewalztes Aluminiumblech

Прессование и трение

Понимание процессов трения, которые происходят при прессовании Aluminium und Aluminiumlegierungen, очень важно для обеспечения точности формы и размеров Aluminiumprofile, а также высокого качества их поверхности. Степень участия трения в процессе прессования сильно зависит от того, какой способ прессования применяется – прямой или обратный. Auf dem Bild 1 показаны силы трения, которые возникают при прямом прессовании, und auf dem bild 2 – при обратном прессовании. В обоих случаях применяются плоские матрицы – матрицы без каких-либо скруглений на входе металла. Hinweis, что при обратном прессовании мертвая зона металла имеет угол αich намного больше, чем угол αd при прямом прессовании. Это дает при одном и том же профиле более тонкий пресс-остаток. Характер течения металла при обратном прессовании с плоской матрицей очень похож на тот, который мог бы быть при прямом прессовании со смазкой.

trenie-pri-pryamom-pressovanii-alyuminiyaBild 1

trenie-pri-obratnom-pressovanii-alyuminiyaBild 2

Физика трения

Reibung ist der Widerstand gegen Relativbewegung, was entsteht, wenn sich zwei starre Körper berühren. Stärke, was notwendig ist, чтобы преодолеть это сопротивление, и которая направлена в противоположном движению направлении, и есть сила трения. Известный со школьной парты закон Кулона выглядит следующим образом: Ftr = μn, wobei μ der Reibungskoeffizient ist, n ist die Projektion der wirkenden Kraft auf die Normale zur Reibungsebene und Ftr – Reibungskraft. Dieses Reibungsmodell funktioniert sehr gut, пока поверхность контакта твердых тел относительно мало нагружена, а их поверхности контактируют друг с другом не по всей поверхности, а только по выступающим «возвышенностям» (рисунок 3(ein)). Dieses Modell ist für den Pressvorgang, wo die Kontakte zwischen den Körpern viel dichter sind, und der Druck ist viel höher, nicht mehr geeignet.

Reibung im Werkstück-Behälter-Kontakt

Площадь контакта между двумя телами увеличивается с ростом контактного давления как это показано на рисунке 3dass die Räder des berühmten Rovers Curiosity aus der Legierung 7075-T7351 bestehen und aus einem einzigen geschmiedeten Ring gefräst sind (Abb. Сила трения прямо пропорциональна фактической площади контакта. В ходе опрессовке заготовки исходная неполная площадь контакта EINR постепенно становится равной полной площади EINEIN, wie auf dem bild gezeigt 3(B). При прямом прессовании силы трения возникают между заготовкой и контейнером, а также между движущимся металлом и неподвижным металлом конической мертвой зоны.

model-treniya-pri-pryamom-pressovaniiBild 3

Два условия трения

Возможны два условия трения: 1) трение налипания: относительное движение между материалом заготовки и контейнером полностью отсутствует und 2) трение скольжения: течение металла по смазке в контакте с контейнером. При прессовании алюминия реализуется первый вариант условия трения – трение налипания. Модель трения налипания при прессовании дает выражение для силы трения Ftr : формула Ftr = mkAABER, Wo ich – коэффициент трения, k – прочность материала на сдвиг, EINABER – площадь полного контакта. Для трения прилипания m = 1, тогда как при хорошей смазке m стремится к нулю. Напряжение трения τtr в случае трения прилипания имеет вид: τtr = k = σt/√3, Wo k равно σt/√3 согласно критерию пластичности Мизеса, aber σt – напряжение течения материала.

Трение движения металла помертвой зоне

Мертвая зона металла показана на рисунке 1 для материала, который прессуется через квадратную матрицу – матрицу, у которой поверхность пояска перпендикулярна зеркалу матрицы. In diesem Fall материал в углах между матрицей и контейнером не участвует в течении, а прилипает к зеркалу матрицы, образуя конический канал, через который материал заготовки течет к матрице. Трение между металлом мертвой зоны и текущим металлом не может быть больше, чем напряжение сдвига материала и задается выражением τtr = k = σt/√3.

Трение движения металла через поясок

Anzahl und Größe solcher korrodierender Bereiche sind proportional zum Flächenanteilсловия трения металла на пояске матрице меняются по ходу прессования. Из-за сильной адгезии алюминия и материала матрицы – теплостойкой инструментальной стали – возникает налипание алюминия. Поверхностная обработка матрицы, z.B, азотирование, повышает твердость пояска и снижает интенсивность налипания на него алюминия. Auf dem Bild 4 схематически показана типичная морфология налипания алюминия на пояске матрицы в сечении, перпендикулярном направлению прессования. В начале прессования на пояске матрицы присутствуют зоны и налипания, и скольжения (рисунок 4(ein)), но спустя несколько циклов прессования алюминий налипает уже на всю поверхность пояска (рисунок 4(б)).

usloviya-treniya-na-poyaske-matricyBild 4

Eine Quelle: Aluminium-Extrusionstechnologie / Saha P.