АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СМАЗКИ ПРИ ШТАМПОВКЕ И ФОРМОВАНИИ ЛИСТОВ

АННОТАЦИЯ

Данной статье освещена литература по смазке металлических листов перед штамповкой и формовкой, значение смазки, материалы, используемые при смазке, технология подготовки к смазке, а также связь между смазкой и поверхностным трением.

ABSTRACT

In this article covers the literature on lubrication of metal sheets before stamping and forming, the importance of lubrication, materials used in lubrication, preparation technology for lubrication, and the relationship between lubrication and surface friction.

Ключевые слова: трибиология, смазки, штамповке, формовки, рабочей зоне, трения.

Keywords: tribiology, lubrication, stamping, forming, working area, friction.

В промышленности обработки листового металла на трение и смазку влияют многие факторы, такие как свойства материала, температура, качество поверхности, контактное давление, скорость скольжения и характеристики смазки [1]. В современной литературе по этому вопросу [2] утверждается, что трение при формовке листового металла и аспекты, связанные с трением, являются серьезной проблемой, поскольку они оказывают большое влияние на производительность и качество продукции [2]. При штамповке листового металла заготовку из листового материала пластически деформируют и придают ей окончательную форму. Этот процесс основан на деформации листа, вызванной относительным движением между пуансоном и листом, взаимодействием, которое создает силы трения. В процессе формовки листового металла для производства продукции высочайшего качества важно понимать и уметь контролировать условия трения, поскольку силы трения влияют на формуемость листа, влияя на распределение деформации в различных областях инструмента. Контролируя трибологические условия в процессе, можно уменьшить такие ошибки, как образование трещин, усадка, дефекты поверхности и сильный износ инструмента.

Влияние смазки при штамповке листового металла. В ряде, предыдущих исследований [3-7] , утверждалось, что коэффициент трения при операции формовки без смазки редко бывает ниже 0.5, а во многих случаях даже выше. При формовке листового металла такие высокие значения часто приводят к недопустимо высоким силам трения, приводящим к разрушению и потерям энергии на трение. Поэтому в промышленности обработки листового металла смазочные материалы используются для уменьшения и контроля силы трения между поверхностями [8 . Давно известно, что масла и смазочные материалы уменьшают трение между поверхностями скольжения, заполняя впадины на поверхности и делая поверхности более плоскими. Действие жидких масел известно как смазка. Другими словами, смазка  -это процедура, при которой трение и скорость износа в подвижном контакте уменьшаются за счет использования подходящей жидкости. Смазка -это материал, наносимый между относительно движущимися частями для уменьшения трения (μ = 0,1–0,0001) [9] . Снижение трения происходит за счет уменьшения адгезионной составляющей трения по сравнению с абразивной составляющей трения [10] . Каждый относительно подвижный компонент сборки требует смазки.

При прокатке, или прокатке с скольжением цилиндрических и вообще по криволинейным поверхностям, сужающимся к боковой стороне входного зазора участвует смазочная жидкость [11] , которая при некоторых условиях (нагрузка, скорость, упругие характеристики и геометрия поверхностей) разделяет их со своим слоем. Если существует избыток масла больше, чем необходимое для образования граничной пленки, то этот избыток восстанавливает граничную пленку износа. Этот процесс трения при граничной смазке протекает устойчиво. В своем исследовании Руди Хаар (1996 г.) утверждал, что увеличение количества масла в зазоре между сопрягаемыми деталями приводит к переходному трению.

Смазки для формовки листового металла. Требования к качеству и полученные знания о процессах, происходящих в рабочей зоне, повысили потребность в смазочных материалах в процессах формовки листового металла. Выбор смазки и ее применение зависят от различных условий и должны рассматриваться с трех разных точек зрения:[12]

• состояние смазки и заготовки для формовки и ее практическое применение;
• поведение в процессе формования;
• антикоррозийная защита и способность выводить смазку после формовки.

При выборе смазочных материалов для процесса штамповки листового металла следует учитывать следующие факторы [1] :

• Способы нанесения смазки;
• Виды добавок;
• Борьба с коррозией;
• Чистота и методы удаления;
• Совместимость с предварительными смазками и предварительно нанесенными маслами;
• Операции после обработки металла (например, сварка и клеевое соединение);
• Экологическая безопасность и переработка.

В настоящее время большое значение придается экономическим, экологическим, санитарным и токсикологическим требованиям.

Использование предварительной смазки в прокатных станах для уменьшения количества точек смазки требует штамповочных операций. Экономический эффект от использования предварительной смазки достигается не только за счет экономии смазочных материалов. Реальная выгода заключается в том, что на протяжении всей технологической цепочки от стана до покрасочного цеха соблюдается принцип совместимости, поскольку использование специальных масел на каждом этапе приводит к значительному удорожанию процесса, а потому важно оптимизировать все этапы изготовления. Соответствующие масла для предварительной смазки позволяют получить больший экономический эффект. Это особенно эффективно при использовании универсальных смазочных материалов, которые полностью совместимы и могут использоваться для различных целей. Сегодня системы предварительной смазки являются модульными, поэтому можно использовать масла разной вязкости.

Подготовительные операции к процессу формовки: На этих этапах в процессе можно использовать множество различных смазочных материалов . Их общая классификация без конкретных эксплуатационных характеристик представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Смазки для процесса формовки [12] .

В таблице 2 показаны различные типы смазочных материалов для процесса формовки и наиболее подходящие области применения.

Таблица 2.

Различные типы смазочных материалов для процесса формовки листового металла [12]

В случае глубокой вытяжки смазку наносят на металлический лист вручную, вращающимся валиком, окунанием, распылением или смазывают консистентной смазкой.

Чистящие жидкости и эмульсии, используемые для очистки крупных деталей автомобильных кузовов перед сжатием и формовкой, должны быть совместимы с маслами для фрезерования и предварительной смазки, которые уже были нанесены на листовой металл, в идеале они должны иметь одинаковую химическую природу, [12-13] .

Самый удобный способ нанесения – распыление, так как при ручном нанесении смазку можно нанести в нужное место. В принципе, масла, эмульсии и смазки для формования можно наносить распылением. Требования по распылению могут быть установлены специально для смазочных материалов, обеспечивающих соответствие нормам кузнечных цехов.

Выбор смазки в основном определяется сложностью процесса формовки. Смазка должна улучшать скольжение при обработке заготовки за счет уменьшения трения и одновременно обеспечивать образование эффективного разделительного слоя между заготовкой и инструментом. Поскольку режим гидродинамического трения в процессе формовки возникает лишь в редких случаях, смазка должна содержать присадки, обеспечивающие эффективный разделительный слой на протяжении всего процесса. Предыдущие исследования показали [14], что эти добавки могут быть как полярными соединениями, так и соединениями, изменяющими поверхность металла в результате химических реакций. Например, эффект разделения может быть достигнут путем введения в смазку мелких твердых частиц в качестве твердого смазочного компонента или инертного наполнителя.

Вывод

Давно известно, что масла и смазочные материалы уменьшают трение между поверхностями скольжения, заполняя поверхностные полости. Действие жидких масел известно как смазка. Другими словами, смазка — это процедура, при которой трение и скорость износа в подвижном контакте уменьшаются за счет использования подходящей смазки. Смазка — это материал, находящийся между относительно движущимися частями для уменьшения трения. Снижение трения происходит за счет уменьшения адгезионной составляющей трения по сравнению с абразивной составляющей трения. Каждый относительно движущийся компонент узла требует смазки.  С исторической точки зрения общеизвестным фактом является то, что вопросу смазки было посвящено много исследовательских работ. Однако, как упоминалось ранее, использование смазочных материалов оказывает негативное воздействие на окружающую среду.

Список литературы:

1. B. Bhushan, A. Erdemir, and K. Holmberg, “Solid Tribological Materials”, in Modern Tribology Handbook, CRC Press LLC, 2001.
2. B. Bhushan and S. M. Hsu, “Tribology of Industrial Components and Systems”, in Modern Tribology Handbook, CRC Press LLC, vol. 156, 2001.
3. H. Sofuoglu and J. Rasty, “On the measurement of friction coefficient utilizing the ring compression test,” Tribol. Int., vol. 32, no. 6, pp. 327–335, 1999.
4. Wurong Wang, Yuzhang Zhao, Zimin Wang, Meng Hua, and Xicheng Wei, “A study on variable friction model in sheet metal forming with advanced high strength steels,” Tribol. Int., Sep. 2015.
5. L. Figueiredo, A. Ramalho, M.C. Oliveira, and L.F. Menezes, “Experimental study of friction in sheet metal forming,” Wear, vol. 271, no. 9–10, pp. 1651–1657, Jul. 2011.
6. K.C Ludema, Friction, wear, lubrication. 1996.
7. Peter J. Blau, “3 Measuring Friction in the Laboratory,” in Friction Science and Technology, 2009, pp. 43–118.
8. Per Carlsson, “Surface Engineering in Sheet Metal Forming,” 2005Bharat Bhushan, “38.5.1.4 Pole-Tip Recession (PTR),” in Modern Tribology Handbook, no. 1995, 2001, pp. 1–15
9. Lois J. Gschwender, David C. Kramer, Brent K. Lok, Shashi K. Sharma, J. Carl E.Snyder, and Mark L. Sztenderowicz, “10 Liquid Lubricants and Lubrication,” in Modern Tribology Handbook, 2001, p. 22.
10. Rudi ter Haar, “Friction in sheet metal forming, the influence of (local) contact conditions and deformation,” 1996.
11. “Lubricants in the formation of a sheet of metal. Corrosion protection.” [Online].
12. Peter J. Blau, “6 Lubrication Control Friction (second edition),” in Friction Science and Technology, 2009, pp. 220–268
13. Ali Erdemir, “22 Solid Lubricants and Self-Lubricating Films,” in Modern Tribology Handbook, 2001
14. J Shodmanov, A Boymirzaev Compressible and bendable highly flexible double network gel polymer electrolytes for supercapasitors. - Theoretical & Applied Science, 2021
15. S Jasur, B Azamat - Universum:  Mechanical and structural properties of gel polymer electrolytes for flexible supercapasitors технические науки, 2021
16. JA Shodmanov, A Boymirzaev  Electrophysical Properties of Supercapacitor on the Basis of New Gel Polymer Electrolyte - Scientific Bulletin. Physical and Mathematical …, 2021