摩擦與磨損在材料加工過(guò)程中是一大障礙,它們損害刀具守犯,增加功率消耗也隧,并且磨損的磨粒污染了加工材料。在切削加工過(guò)程中畦肉,刀具的前配昼、后刀面不斷與切屑和工件發(fā)生劇烈摩擦,接觸區(qū)處于高溫礁姿、高壓狀態(tài)如癌。發(fā)生在刀具上的摩擦與磨損會(huì)造成刀具鈍化失效,使切削無(wú)法進(jìn)行,發(fā)生在工件上的劇烈摩擦則會(huì)使加工表面質(zhì)量惡化顿墨。為減輕切削加工時(shí)的摩擦與磨損服讯,普遍采用的方法是在切削加工中進(jìn)行潤(rùn)滑。潤(rùn)滑的主要作用是改善切削過(guò)程的摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)稼孤,降低切削溫度授灵,從而延長(zhǎng)刀具壽命、提高加工表面質(zhì)量扇述〔厍祝
早在19世紀(jì),固體潤(rùn)滑劑就應(yīng)用于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器上萎河,由于摩擦性能優(yōu)良荔泳、承載能力和耐磨性較高、良好的寬溫特性和時(shí)效性等特點(diǎn)虐杯,可以應(yīng)用在不能使用潤(rùn)滑油脂的地方玛歌、環(huán)境惡劣及無(wú)需維護(hù)的場(chǎng)合下。由于固體潤(rùn)滑劑的優(yōu)良特性擎椰,切削加工中也廣泛應(yīng)用固體潤(rùn)滑劑來(lái)改善摩擦的潤(rùn)滑情況支子。對(duì)切削加工進(jìn)行潤(rùn)滑的方法主要有三種:①采用具有潤(rùn)滑功能的切削液;②在刀具表面進(jìn)行潤(rùn)滑涂層达舒;③使用自潤(rùn)滑刀具值朋。在切削液中,固體潤(rùn)滑劑只是以添加劑的形式起輔助作用巩搏,來(lái)提高切削液的性能昨登;而在后兩種潤(rùn)滑方法中固體潤(rùn)滑劑是其發(fā)揮潤(rùn)滑作用的主要因素。
固體潤(rùn)滑劑的種類很多贯底,有晶體為層狀結(jié)構(gòu)的石墨丰辣,MoS2、WS2挽后、MoSe2滥港、WSe2、BN等镇盛;有質(zhì)地較軟的金屬换蛔,如Ag、Pb卜锡、Sn孽强、In等;有金屬氧化物歉赴、氟化物氮妆、磷酸鹽等誓豺。在這些固體潤(rùn)滑劑中,有僅適用于大氣中潤(rùn)滑的飘蔓,如石墨、BN等米萝;有適于真空潤(rùn)滑的账何,如MoS2,WS2进肯,Pb等激蹲。
2.固體潤(rùn)滑機(jī)理
如果硬金屬在軟金屬表面滑移江掩,在負(fù)荷的作用下学辱,硬金屬壓入軟金屬中,使真實(shí)接觸面積增加环形,摩擦力也隨之增大策泣,將發(fā)生犁溝現(xiàn)象。如果硬金屬在硬金屬表面滑移抬吟,盡管硬金屬間的接觸面積不會(huì)增加萨咕,但是硬金屬的屈服強(qiáng)度大,摩擦力也將增大火本,由于摩擦表面的升溫危队,容易發(fā)生咬合現(xiàn)象。這兩種情況的摩擦系數(shù)都較大钙畔∶B剑
如果在硬金屬基材表面涂敷一層剪切強(qiáng)度很小的薄膜,使摩擦副間的接觸面積既不增加埂荤,又能使剪切強(qiáng)度降低的很多毛围,摩擦力和摩擦系數(shù)也都有較大的降低,這就起到了固體潤(rùn)滑的作用蒿疲。但是犯暮,如果這層薄膜涂敷在軟金屬表面,薄膜則不能起到潤(rùn)滑作用棉玻∑ⅲ
因此,在硬金屬之間的摩擦表面粘著一層剪切強(qiáng)度很小的薄膜能夠起到減摩的潤(rùn)滑作用坝亿。如果這層薄膜由固體潤(rùn)滑劑來(lái)填充屋廓,則可稱該物質(zhì)為固體潤(rùn)滑劑。而這層極薄的膜稱為固體潤(rùn)滑膜灰囤∈艟鳎
3.固體潤(rùn)滑劑在切削液中的應(yīng)用
切(磨)削加工通常使用液體潤(rùn)滑鸥层,以潤(rùn)滑油、乳化液和水基合成切削液為基礎(chǔ)添加各種添加劑秉扑,以解決切削加工中的潤(rùn)滑冷卻問(wèn)題慧邮。在流體潤(rùn)滑狀態(tài)下,降低潤(rùn)滑油粘度就可以降低摩擦能量損失舟陆,但在邊界潤(rùn)滑條件下误澳,降低摩擦最有效途徑是選擇恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油添加劑——極壓抗磨劑和摩擦改進(jìn)劑(FM)。摩擦改進(jìn)劑有兩大類:一類是化學(xué)摩擦改進(jìn)劑秦躯,其中大部分是極性的或含活性元素(硫忆谓、磷和氯)的油溶性大分子化合物;另一類是所謂的機(jī)械摩擦改進(jìn)劑踱承,這類添加劑主要是非油活性的倡缠、懸浮在油中的固體微粒,如石墨茎活、二硫化相(MoS2)昙沦、聚四氟乙烯(PTFE)粉末和三聚氰胺氰尿酸絡(luò)合物(MCA)等是其中最常用的固體潤(rùn)滑劑添加劑。
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