摩,5磨损在材料加1过是大障碍,它们损害了刀具,增加了功率消耗,并且磨损的磨粒污染了加工材料。在切削加工过程中,刀具的前后刀面不断与切屑和工件发生剧烈摩擦接触区处于,温压状态。发牛在刀具上的胗擦与磨损会造成具钝化失效,使咖七法进行,发生1件上的剧烈摩擦则会使加工面质量恶化。为减轻切削力口工时的摩擦与磨损,普遍采用的方法是在切削加工中进1润滑。润滑的主要作改善切削过程的哗擦润滑状态,降低切削温度,从而延长刀具寿命提高加工面质量。
早在19世纪,固体润滑剂就应用于低速运转的机器上,由于摩擦性能优良承载能力和耐磨性较高良好的宽温特性和时效性等特点,可以应用在不能使用润滑油脂的地环境恶劣及七需维沪的场合下。由于固体润滑剂的优良特性,切削加工中也广泛应用固体润滑剂来改善摩擦的润滑情况。对切削加工进行润滑的方法主要有种2,采用具有润滑功能的切削液②在刀具面进行润滑涂层,使用自润滑刀具。在切削液,固体润滑剂只是以添加剂的形式起辅助作用,来提高切削液的性能;而在后两种润滑方法中固体润滑剂是其发挥润滑作叫固体润滑剂的种类很多,3有晶体为层状结构磷等。这些固体润滑剂中仅适用于大,中润滑的,如石墨刚等;有适于真空润滑的,如MxS2,WSPli如果硬金属在软金属面滑移,在负荷的作用厂,硬金属压入软金属中,使真实接触面积增加,摩擦力也随之,大,将发生犁沟现象。
如果硬金属在硬金属面滑移,尽管硬金属间的接触面积不会增加,但是硬金属的屈服强度大,摩擦力也将增大,由于摩擦面的升温,容易发生咬合现象。这两种情况的摩擦系数都较大。
如果在硬金属基材面涂敷层剪切强度很小切强度降低的很多,摩擦力和摩擦系数也都有较大的降低。如。所,这就起到7固体润泔的作。但是,如果这层薄膜涂敷在软金属面,仍将发生的现象,薄膜则不能起到润滑作用。
因此,在硬金属之间的摩擦面粘着层剪切强度很小的薄膜能够起到减摩的润滑作用。如果这层薄脱山固体润滑剂来填充。则可称该物质为固体润滑剂。而这层极薄的膜称为固体润滑膜。
3固体润滑剂在切削液中的应用切磨削加工通常使用液体润滑,以润滑油乳化液和水基介成切削液为基础添加各种添加剂,以解决切削加工中的润滑冷却问。在流体润滑状态厂,降低润滑油粘度就可以降低摩擦能量损失,但在边界润滑条件下,降低摩擦最有效途径是选择恰当的润滑油添加剂极压抗磨剂和摩擦改进剂帆摩擦改进剂有两大类类是化学摩擦改进剂,其中大部分是极性的或含活性元素硫磷和氯改进剂,这类添加剂主要是非油活性的悬浮在油中巧抑粉末和聚氰胺氰尿酸络合物,等是其中最常用的固体润滑剂添加射在生产实践中,人们也逐渐发现固体润滑剂在切削加工中所起的作用有时比常规液体润滑还要好。通常,加入切削液的固体润滑剂有石墨82和红丹粉中4等。尤其在油基或水基切削液中添加了硫化钼彻,32后,效果更为显著。切削韦刃性材料时,可用含胶体石墨或2的切削油;切削脱性村料时。可叫含胶休石墨的乳化;夜比如。重量0.5石墨或硫化钼1012磺酸钠,其佘为润滑油组成的乳化油另加少泔的钝化剂,用水将浓度稀释在1以下,可用于超硬金属的切削加工,而且该液在各种金属切削加工中均有较好的效果。
在润滑油中加入铅皂胶体石墨或硫化钼等组成的膏状物,可用于有跳动或弹性振动的切削状况,也可用于切削速度较低的加工。使用时,可直接涂抹在刀具上,也可配成乳化液使用。
硫化钼只要在金属面形成厚的润滑膜6就有很高的粘着力和承裁能力。如将它与硬脂酸石腊混合制成油膏,涂于刀具面,就可以大大提高刀具的使用寿命。如在300献宠材料上攻丝,在无固体润滑时个丝锥仅能攻200个螺纹,而经添加硫化钼的油膏润滑后的丝锥可加工个螺纹孔,在磨削加工中,将磨料与固体润滑剂混合使用,般都能减小摩擦系数和摩擦热,提高磨削速度。
研究发现。用砂轮对钢铁材料磨削,砂轮的磨损与才都力减小。便,火进觉和进刀速度,如用芳族聚酯0508作粘结剂制造人造金刚石磨具,添加硫化鸽或氟化石墨,则进刀量和进刀速度都能增大。
在下列情况下,可以用体润滑代持液体润不能使用润滑油脂的场合在特殊工况下,般润滑油脂的性能无法适应时,可使用固体润滑剂进行润滑。在金属切磨肖工和压力加工中无法使用液体润滑的场合,也可以使用固体润滑剂进行润滑。
为防止润滑油脂被污染的环境场合在润滑油脂易被其它液体如水海水等污染或冲走的场合,在潮湿的环境场合,在含有泥砂尘土等杂质的环境场合中,无法使用液体润滑,可以使用固体润滑剂进厅润滑4固体润滑剂在涂层刀具中的应用对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之,近十年来,刀具涂层技术取得了飞速发展,涂4工艺越来越成熟。在口本的硬质合金和陶瓷刀片总产试中,涂层刀片6 14涂层刀具可分为两大类类妃硬涂刀具,如了1及,103等涂层刀具,主要优缺点是面硬度高耐磨性能较好;另类站软涂层刀具。如奶批1必2,浏扣丁1以及奶2等涂层刀具,与工件材料的摩擦系数很低0.01左右,可减小粘结,降低切削力和切削温度。
目前常爪的乃几涂层柯料主要为各种硬质氮化物氧化物碳化物或硼化物陶瓷,都具有很高的硬度,优异的耐热性,耐氧化性和耐腐蚀性。
1992年有人首次提出在刀具面沉积软固体润滑膜的方法提高刀具寿命和生产率。由于涂层材料的形成自由能低化学性能稳定与工件材料的化学亲和力小,因此可在刀屑刀工界面之间有效地起到抗粘结的作用。在切削区高温条件下,刀0顶等涂层材料还可以被氧化生成些较软的2膜。人12,3在800,以上也具有相当的流动性,可起到极压润滑作用。从摩擦学观点来看,这两方面都使涂层材料起到了很好的固体润滑剂的作用,不仅使刀具抗粘结磨损的能力增强,对降低切削力切削温度和提高加工质量均有好处。12.
粘结剂,州有厉屯发热愚,职,龄1棚潘罐占结剌具层状纳构的,体润滑剂与摩,面具打较,的粘结能力,其本身的各层之间有较低的剪切强度,在切肖1过程中,存在于刀具面的固体润滑膜将转移到工件材料面,形成转移膜,使切削过程中摩擦发生在转移膜和润滑膜之间。即使摩擦发生在固体润滑膜内部,也可达到减小摩擦系数和降低刀具磨损的目荆阳等研允了1殪,21硬质润滑膜的摩擦特性,研究明,在钻头钻头为16542麻花钻。硬度63沉积丁1 MaS2TLLM史质膨可使其在钻削过枵中钻削村料为38义3她。调质。硬度脱42,钻头转违为6001土。钻削深度2,犯1.逊给量0.13呢。,1;17优异的耐磨减摩和耐高温等性能,从而大幅度提高了刀具的寿命。其中1硬质膜的耐磨寿命比1薄膜高出近1倍。
厂孤14等研究了跑32和石墨尤润滑涂层下,2润滑涂层具有典型的摩擦趋势负载1摩擦系数较小,且稳定。通过在厚20的。把551钢上进钻孔对比试验转违30这,钻深18,进给量0.12,干摩擦条件下,在硬涂层上涂敷层阶2润滑涂层的钻头大大提高了寿命涂敷他和夂合涂以的钻头比单独使用防的荞命提高2.1倍,使用和1复合涂层的可比单独使用1沉涂层的寿命提高2.8倍,试验结果2.
另外,粒子束混合1刚和粒子束辅助沉积163等技术也己用于陶瓷的固体润滑研究。其中,10技术以载能离子束对膜层原子进行直接轰击,而使膜层与底材之间的原子混合,使膜基界面拓宽,结合强度明显增大,而且轰击引起的界面化学反应还可以使膜基结合强度进步提高。研究明,利用1碰技术改性的多层膜可以明显的改善,2和免洲4陶瓷材料的摩擦学性能,特别是其高温摩擦学性能,在800,高温下的摩擦系数在5固体润滑剂在自润滑刀具中的应用自润滑刀具是指刀具材料本身具有减摩抗磨润滑功能。可在无外加润滑液或润滑剂的条件下实现自润滑切削加工。由于自润滑刀具的应用可减小摩擦与磨损,省去冷却润滑系统,减少设备投资,避免切削液造成的环境污染,实现清洁化生产,降低卞产成本,因此自润滑刀具是种高效洁净的绿色刀具,在现代切削加工中具有广阔的应用前景。
由于自润泔村料在特殊工作条件几有优良的摩擦学特性,因而受到人们的广泛关成为材料科学研宄领域的个重要发展方向。目前,在切削过程中实现刀具自润滑的方法主要有两种①利用切削温作用下的摩擦化学反应,在刀具村料面原位生成具有自润滑作用的反应膜②直接将固体润滑剂添加到刀具材料中,实现刀具自润滑。添加固态润滑剂是制备自润滑材料的个重要途径。常用及部分软金属,0等,它们与金属材料的摩擦系数可降低至12,仅为普通刀具材料的1412.固态润滑剂具有承载极限高高温化学稳定性好物性变化小等特点,在特殊工作条件下具有良好的润滑性能。将固态润滑剂作为添加剂态润滑剂易拖敷摩擦系数小等特点,在刀具面形成连续的固态润滑层。从而使刀具材料获得润滑特性。此如润滑具材料几脱好的高;1摩擦性能,可适应1200,以上的切削温度范围以及很宽的切削速度范围,并能承受高载荷,可较好满足高速切削干式切削硬态切削以及难加工材料加工等先进制造技术对刀具材料提出的严格要求。
添加固态润滑剂会对刀几材料性能产生两方面润滑膜从而改善摩擦界面的接触状态,减小摩擦磨损,方面。固态润滑剂在刀具村料的弥散可能导致材料机械性能下降。因此,为了既保证固态润滑别的足够含量以形成连续润滑脱,从而实现稳记能不致明显下降,就必须在其物理机械性能与自润滑性能之间迸行合理的绽合平衡。巾千此戈润滑刀具材料内部始终含有固态润滑剂,因而刀具在整个生命周期内始终具有自润滑功能,且刀具材料在很宽的温度范围内低速到高速切削均具有自润滑能力。
6结语切削液润滑是切削加工中最传统,也是生产实际中应用最广泛的润滑方法,但是切削液仅在切削温度较低的范围内才有效。固体润滑剂在切削液中度适应性能,改善了加工面质量,使切削液在苛刻加工条件下的性能大大提高。将固体润滑剂应用到涂层刀几中制备出具有润滑功能的涂以刀几可以改善刀具的摩擦性能,比单独使用硬涂层的刀具具有更高的使用寿命和较低的摩擦系数。对刀具面进行涂覆润滑涂层是种很仃前途的润滑方式之,目前国内外发展都很快,但是涂层刀具中的润滑涂层在切削过程中难以补充,旦润滑涂层磨损或脱落便会发生润泔火效。因此。从目前的情况来,切削加工中最有前途的润滑技术可能是润滑刀艮它具有优异的减摩和抗磨作用,并可节省冷却润滑系统减小设备投资降低加工成本减小资源消耗和防止切削液对环境的污染,可在高速切削干切削硬切削和难加工材料的加工等方面有广阔的应用前景。由于应用液体润滑在切削液的制造使用处理及排放等各个时期均会对环境造成严重污染,加工成本的要求,其应用将会受到严格限制,因此固体润滑方式在以后将取得更广泛的应用。
作者:佚名 来源:中国润滑油网