一种拉拔变形摩擦系数的测试方法技术

一种拉拔变形摩擦系数的测试方法，测试步骤为：（1）在不同法向载荷和温度条件下，测试在有润滑的条件下金属试样与模具对偶件之间产生相对滑动时的摩擦系数；把各温度下的摩擦系数除以基准条件下所测的摩擦系数，得到在不同法向载荷、不同温度条件下摩擦系数的修正系数KT，未测试条件下的修正系数采用插值法计算得到；（2）采用改进的分模法测试拉拔变形测得在基准条件下的摩擦系数。该方法原理简单，适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种拉拔变形摩擦系数的测试方法
本专利技术涉及到一种摩擦系数的测试方法，尤其涉及到一种拉拔变形摩擦系数的测试方法。
技术介绍
拉拔成形具有制品尺寸精确，表面光洁度高；设备简单，维修方便，在一台设备上可以生产多种品种、规格的制品；适合于各种金属及合金的细丝和薄壁管生产，规格范围大。因此，拉拔法被广泛应用于有色金属管、线、型材的生产。而拉拔的润滑状态对制品表面质量及变形均匀性影响甚大；由于拉拔变形区应力分布特点，表现为拉拔入口模具的法向应力大于出口的法向应力，变形热导致的温升和法向载荷的变化，导致润滑剂在整个变形区很难保持为一个较为稳定的物理特性。由于塑性变形受高压、界面性质变化等因素，其摩擦性质复杂，目前，金属塑性变形时摩擦系数的测定方法如锥形压头镦粗法、分断拉模法、圆环镦粗法均未考虑变形热以及应力分布的不均衡的特点。例如最为合适拉拔变形摩擦系数测试的分断拉模法，只是把模具法向应力简单作为一个合力，假定一个摩擦系数，依据静力平衡来计算模具与坯料之间的摩擦系数，其实所测的摩擦系数只是整个变形区摩擦力等效的结果，对认识整个变形区摩擦的性质作用不大。针对以上不足，本专利技术提供一种充分考虑变形热导致温度不均及法向应力分布不均影响下拉拔变形摩擦系数的测试方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种拉拔变形摩擦系数的测试方法，其步骤为：1).利用牵引法，在不同法向载荷和温度条件下，测试金属试样与模具对偶件之间产生相对滑动时的摩擦系数；把各温度下的摩擦系数除以基准条件下所测的摩擦系数，得到在不同压力、不同温度条件下，摩擦系数的修正系数KT，未测试条件下的修正系数采用插值法计算得到；所述金属试样与模具对偶件的相互接触面为平面，模具对偶件采用平板结构，金属试样在滑动面法向所施的载荷，优选为金属试样材料屈服强度的0.5-1倍；所述的牵引法，金属试样在牵引力F的作用下，测得金属试样的加速度为α米，金属试样与模具对偶件之间的接触面积为S，金属垂直施加载荷和自身质量之和为M千克，金属试样滑动面法向载荷为N牛顿，则各温度下的摩擦系数为，与基准温度下所测得的摩擦系数相比，得到各条件下摩擦系数的修正系数;所述的模具对偶件，通过加热装置和温度控制系统，测试时模具对偶件滑动面温度在室温至600℃的范围内可调可控。采用改进的分模法测试拉拔变形的摩擦系数，所述改进的分断拉模法，其特征在于，采用两半拉模拼合成的锥形拉拔模具作为测试机构，拉拔模具出口端采用拉力计作为夹头与驱动装置之间的连接件，测试其拉拔力为T；所述分断拉模的特征，半模角θ优选为6-15°；所述两半拉模，其特征在于：在由模具入口至出口的模具表面沿不同线路分段设置压力传感器和温度传感器，其设置特征在于，每一压力传感器在同一横断面设置有温度传感器设置；改进的分断拉模法测试原理为，通过在拉拔变形区和定径区分段分别设置压力和温度传感器，根据压力传感器所测压力和受力面积s，可求得拉拔变形时压力传感器所处位置的模具法向压应力为，当分段数量足够时，可以近似认为在这一小段内，模具作用于试样的法向应力大小相等，根据半模角和压力传感器间距，计算每个压力传感器所对应的模具内表面与试样的接触面积。从而依据下式求得基准温度下的摩擦系数；（1）上式中，Ki、Kj分别为变形区、定径区各压力传感器位置所对应温度下，摩擦系数修正系数，由步骤1所测得；Si、Sj分别为变形区、定径区各压力传感器位置所对应模具内表面与试样的接触面积；σi、σj分别为变形区、定径区各压力传感器所测压力与压力传感器的受力面积之比；T为拉拔试样时测力计所测得的拉力；μ为所测基准条件下拉拔变形的摩擦系数。本专利技术的优点，1).利用牵引法，测试不同温度下和不同法向载荷下对摩擦状态的影响，采用与基准温度下摩擦系数的修正系数来考虑拉拔变形区温度变化的影响；2).利用分段设置压力传感器，考虑了拉拔模具法向应力变化对摩擦状态的影响；3).利用本方法，可以精确描述拉拔变形各段的摩擦状态，针对不同变形特性选择最为合适的润滑剂。具体实施：铜线拉拔变形摩擦系数的测试例1在法向载荷50-90MPa和25-150℃条件下，测试紫铜块与高速钢平板之间在有润滑时的摩擦系数；以法向载荷为屈服强度和25℃条件下的摩擦系数作为计算摩擦系数修正系数KT的基准，未测试条件的相对摩擦系数采用插值法计算得到；两半拉模拼合成的锥形拉拔模具作为测试机构，采用高速钢制作两半锥形拉拔模具，半模角θ为10°，分别在两半拉模的模具内表面设置压力和温度传感器，使每一压力传感器在同一横断面均设有温度传感器，得到变形区和定半区各段相应的法向压应力和温度，依据上述测得的修正摩擦系数，从而依据式（1）得到基准条件下的摩擦系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉拔变形摩擦系数的测试方法，其特征在于，测试步骤为：（1）在不同法向载荷和温度条件下，测试在有润滑的条件下金属试样与模具对偶件之间产生相对滑动时的摩擦系数；把各温度下的摩擦系数除以基准条件下所测的摩擦系数，得到在不同法向载荷、不同温度条件下摩擦系数的修正系数KT，未测试条件下的修正系数采用插值法计算得到；（2）采用改进的分模法测试拉拔变形测得在基准条件下的摩擦系数。

【技术特征摘要】
1.一种拉拔变形摩擦系数的测试方法，其特征在于，测试步骤为：（1）在不同法向载荷和温度条件下，测试在有润滑的条件下金属试样与模具对偶件之间产生相对滑动时的摩擦系数；把各温度下的摩擦系数除以基准条件下所测的摩擦系数，得到在不同法向载荷、不同温度条件下摩擦系数的修正系数KT，未测试条件下的修正系数采用插值法计算得到；（2）采用改进的分模法测试拉拔变形测得在基准条件下的摩擦系数。2.权利要求1所述金属试样与模具对偶件的相互接触面为平面，金属试样在滑动面法向所施的载荷，优选为金属试样材料屈服强度的0.5-1倍；所述温度条件，通过加热装置和温度控制系统对模具对偶件滑动面的温度进行控制，模具对偶件滑动面的温度在室温至600℃的范围内可调可控；所述产生相对滑动时的摩擦系数，其特征在于，金属试样在牵引力F的作用下，测得金属试样的加速度为α米，金属试样与模具对偶件之间的接触面积为S，金属垂直施加载荷和自身质量之和为M千克，金属试样滑动面法向载荷为N牛顿，则该条评下的摩擦系数为，与基准条件下所测得的摩擦系数相...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱雨生，张浩，罗奕兵，肖峰，华熳煜，李江，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43