摘　要：本文從塑（sù）性（xìng）成形工藝，金屬表麵塗層，模具表麵處理，潤滑劑的選用（yòng）多角度探討（tǎo）塑性成形中的摩擦與潤滑問題，對塑性變形前金屬塗層（céng）性能的要求進行了評價，Z後簡述了模具表麵塗層處理和難熔金屬塑性變形對潤滑劑的要求。
　　關鍵詞：塑（sù）性成形；摩擦與潤滑；塗層；表麵處理
　　0　引言
　　塑性（xìng）加工（擠壓、拉拔、軋（zhá）製、鍛造、衝壓等）過程中，變形金屬與模（mó）具之（zhī）間產生磨擦與摩擦力（lì）；摩擦力（lì）使得（dé）變（biàn）形力增大，並引起變形的不（bú）均勻，從而引起金屬內部組織的不均勻性；造成模具的磨（mó）損，降低壽命（mìng）。摩擦理論還很不準確，人們對摩擦的本（běn）質機理認識還不夠，沒有一種理（lǐ）想的物理模型或數學模（mó）型能圓滿準確地描述塑性加工中的摩擦（cā）效應（yīng）^[1]。摩擦與潤滑仍然是塑性成形中研究的難點和熱（rè）點，王誌剛教授從環境保護（hù）角度（dù），論述了塑性加（jiā）工摩擦與潤滑技術的發展新動（dòng）向和用塑性加（jiā）工技術成形高精度表麵的原理及工藝條件^[2]；郭（guō）正華等介紹了塑性成形（xíng）過程摩擦測試研究方（fāng）法和測試技術的研究（jiū）現狀與進展^[3]；張正修（xiū）等論述了衝壓（yā）過程中的摩擦（cā）與潤滑^[4]；楊洪波等對冷擠壓流體動力潤滑模型的建立進行了研（yán）究^[5]；鄭靜風等研究（jiū）了板料拉深成形潤滑模式^[6]等等。
　　然而從（cóng）塑性成形方法，模具表麵（miàn）處理（lǐ），金屬表（biǎo）麵塗層及潤滑（huá）劑等角（jiǎo）度全麵探討的報道並不（bú）多見。
　　1　塑性成形中摩（mó）擦的特（tè）點
　　與一般機械摩擦相比較，塑性成形中的摩（mó）擦的主要特點是^[7]：
　　1）接觸表麵所受壓強大；熱變形時有100～150MPa，冷變形（xíng）可達500～2500MPa因為壓強大，接觸（chù）表（biǎo）麵要壓扁，凸牙（yá）凹坑（kēng）的相互咬合很（hěn）厲害，故摩（mó）擦係數較高。
　　2）表麵有更新作用，因（yīn）為金屬要產（chǎn）生塑性變形而表（biǎo）麵（miàn）不斷（duàn）擴大，致使內表不斷湧出，新生表麵一次的袒（tǎn）露，表麵氧化膜、汙（wū）染膜或潤滑膜不斷破壞，使金屬塑性成形中的摩擦（cā）情況不斷的變化。
　　3）表麵的組織是變化（huà）的，例如，冷變形時，晶粒的破碎，點陣的歪扭，也引起表麵層附近金屬組織狀（zhuàng）態的改變。
　　4）摩擦對的性（xìng）質（zhì）相差大，工具甚硬（yìng），被（bèi）加工金（jīn）屬相對柔軟得多，二者（zhě）性質相差（chà）懸殊，也使塑性成形時的（de）摩擦特殊。
　　5）接觸表麵溫度高，即使是冷變形，也因瞬時變（biàn）形可造成溫（wēn）度的急劇提高。
　　2　減少摩擦提高柔度（dù）的塑性成形新工藝（yì）
　　人們在科研和生產（chǎn）實踐（jiàn）中為了很好的解決摩擦和合理的應用摩擦，不斷的提（tí）出許多新工藝新技術（shù），使古老的“金屬壓力加工”不斷煥發出新的麵貌（mào）。
　　1）無模（無摩擦）成形技術
　　1985年哈爾濱工（gōng）業大學王仲仁（rén）教授等發明的球形容器整體無模（mó）脹（zhàng）形新工藝，其工藝在Z終（zhōng）產（chǎn）品成形過程中不需（xū）要（yào）模（mó）具，更談不上摩擦和潤滑的問（wèn）題，這（zhè）種（zhǒng）工藝從球體（tǐ）以擴（kuò）展到橢球、特大型封頭頂部、大型彎頭及環殼等（děng）的成形^[8]。無模拉伸工藝，無模電磁脹形工藝以及管材無模（mó）彎曲等等這樣的無模（無摩擦）的柔性塑性加工在人們的不懈努力和常期的探索中（zhōng）不斷湧現，為塑性（xìng）成形實現科學化技術化增添風采。
　　2）降低（dī）摩（mó）擦的塑性成形工藝
　　拉拔工藝中（zhōng）利用拉拔結合軋製技術，用孔型輥實現金屬變形（xíng），把傳統固定拉拔（bá）模大部分的滑動摩擦變為非常小的（de）滾動摩擦的輥模拉伸，為難容（róng）金屬的型材和線（xiàn）材的塑（sù）性成形開辟了新的途徑^[9]。拉（lā）製工藝中所應用（yòng）的（de）流體動（dòng）力潤（rùn）滑和雙模流體靜力潤滑拉拔以及聲波和超聲（shēng）波振動拉拔等塑性加工工藝都是（shì）減少（shǎo）摩擦力提高潤滑效果的有（yǒu）效（xiào）途徑。擠（jǐ）壓工藝中的靜液擠壓，也是將金屬錠坯與工具見的摩擦（cā）力降低到Z小的（de）塑性加工方法。
　　因減少接（jiē）觸麵積而減少摩擦對變形的約束提高柔度（dù）的塑性加工新技術有；連續局部成形；如楔橫軋、輥鍛、旋壓、擺輾等通過降低接觸變形麵積而減少摩擦（cā）力的高效塑性加工工（gōng）藝；以無模多點成形和單點增量成形工藝都是，摩擦力小的柔性塑性加工藝。
　　選用合理的塑性加工工藝是解決塑性成形中摩（mó）擦與（yǔ）潤滑的有效方法之（zhī）一，筆者在生產實踐對此深有感觸（chù），比如一些（xiē）難熔金屬的管、棒材溫擠壓產品表（biǎo）麵有較（jiào）深的溝槽等缺陷，然而采用胎模溫鍛其表麵質量較良好。
　　3　金屬材料表麵塗層（céng）處理（下文簡稱塗層）
　　本文筆者以難熔金屬線材生產為例來闡（chǎn）述塑性成（chéng）形（xíng）中（zhōng）的金屬材料表麵塗層的技術。由於難熔金屬導熱係數小，塑性變形時（shí）產生的熱量大，拉拔時及容易發生粘模，嚴重影響線材的表麵質量，而且會引起斷絲，致使拉拔工藝無法實現，在拉（lā）拔（bá）前大部分難熔金屬線材必須進行塗層潤滑（huá）處理。於振濤博士（shì）等研製了鈦（tài）合金線材拉伸前的潤（rùn）滑塗層，在（zài）傳統的氟磷酸鹽塗層液中加入有機酸HA，獲得高質量的表麵塗層實現了鈦合金線的多模拉拔，並對塗層進行了厚度﹑表麵形貌及（jí）成分分析，采用石墨（mò）乳＋二硫（liú）化鉬作為潤滑劑^[10]。本文筆者，經過（guò）多（duō）次（cì）實驗研製出某難容金屬線材拉拔前（qián）的塗層工藝，雖然以傳統（tǒng）的氟磷酸鹽塗層（céng）液為基礎，但塗（tú）層工藝和潤滑（huá）劑的選用完全有別（bié）於傳統工藝，成品線材的表麵質量良好，得到客戶的好評。
　　筆者（zhě）根據生產實踐經驗對塗（tú）層提出如下評價：1）塗層應具有良好（hǎo）的塑（sù）性，以實現與金屬線材同步塑性變形且始終覆（fù）蓋在金屬表層；2）塗層與金屬線材（cái）基體結合牢固（gù）；以防止在進（jìn）入拉線模（mó）前被刮掉；3）塗層具有較大的導熱係數，能迅速的（de）傳導塑性變形產生的熱量且具有（yǒu）抗熱性能，適應高速拉（lā）拔；4）極易於吸附潤滑（huá）劑，特別值得一提的是塗層與所用潤滑劑必須相匹配（pèi），這是一個非（fēi）常複雜的物理（lǐ）化學過程；5）Z好是成品無需酸洗，或極易酸洗等等。
　　4　模具（jù）表麵塗層處理
　　通過（guò）對材料表麵進（jìn）行改性，如表麵滲N或滲S、離（lí）子注入及沉積塗層來獲得抗磨、減磨耐蝕、耐高（gāo）溫等優異力學性能的表麵工程技術，近十幾年來，異（yì）軍突（tū）起得到迅速的發（fā）展；利用表麵技術研（yán）製適應承受高溫（wēn）、高壓，低摩擦，低磨損的模具是解決熱塑性成形摩擦與潤滑問題的有效途徑。特別是固體自潤滑（huá）塗層的實現，比如將已配好的料漿（金屬微粉＋潤滑劑顆粒）噴塗於模具表麵，經低溫烘幹、高溫燒結成膜，這種（zhǒng）膜綜（zōng）合了金屬（shǔ）基材的（de）力（lì）學性能和潤滑組元（yuán）的（de）摩擦學特性（xìng），因而有較好的的綜合性能，如Fe-青銅-MoS₂-墨粉冶型自潤滑（huá）塗層^[11]；采用化學氣相沉積所製的複合陶瓷薄膜即減摩又抗磨，已成功的應用於擠壓模^[12]。
　　5　潤滑（huá）劑
　　筆者以難熔金屬高溫塑性成形中的（de）潤滑劑為背景來（lái）探（tàn）討；由於難熔金屬的熱塑性成形在高（gāo）溫、高壓進行，故潤滑劑的選（xuǎn）用（yòng）要求非常苛刻：1）在高溫下，潤（rùn）滑劑的成分（fèn）和性能要穩定（dìng），以保證潤滑效果；2）在高壓下，潤滑（huá）膜仍能吸附（fù）於接（jiē）觸表麵上達到潤滑效果；3）潤滑劑要有低（dī）的閃點及低著火點；4）良（liáng）好的抗金屬質點粘附性能；5）潤滑劑（jì）要有潤滑和隔熱（rè）作（zuò）用，盡（jìn）可能低的摩擦係（xì）數；6）潤滑劑具有防止金屬材料氧化的特點；7）潤滑劑易於從成品上清理掉，且對人體無害，對環境汙染小等^[13，14] 。難（nán）熔金（jīn）屬的擠壓一般用玻璃潤滑劑，北京航空材料研究院王淑雲等從玻璃潤滑劑的選材，玻璃潤滑劑高溫物理性能的測定，玻璃潤滑劑防護性能的（de）測試分（fèn）析，玻璃潤滑摩擦係數的測定等全麵的（de）研究了鈦合金鍛造用玻璃防護潤滑劑的研（yán）製^[15]。
　　6　結（jié）論
　　本（běn）文敘述了塑性成形中摩擦的特點及研究現狀，闡明了（le）塑性成形中（zhōng）的摩（mó）擦與潤滑不僅要從研究者關注的潤滑劑、摩擦與潤滑的
建立模型入手，而（ér）且還要從塑性成形方（fāng）法的選用，金屬表麵塗層，模具表麵處理，潤滑劑的選用等多角度探索。對國內近幾年研製的塑性成形（xíng）新工藝中的摩擦特（tè）性進行概述，提出選（xuǎn）用合理的塑性成形方（fāng）法是解（jiě）決塑性（xìng）成形摩擦與潤滑（huá）的有效（xiào）措施。對塑性成形（xíng）前金屬塗層性能的要求進（jìn）行了評價，Z後簡述了難熔金（jīn）屬熱（rè）塑性成形對潤滑劑的（de）要求。
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