补充资料：单位摩擦力

单位摩擦力
specific friction force

倦乍 ab 几 图2轧制时单位摩擦力沿接触弧的分布 L/h:a一>5;西一2~5.‘一0 .5一2 .d一<0.5停滞区摩擦力的确定同(1)。 (3)L/h一0.5~2。整个接触表面均为停滞区。 (4)L/h<0.5。此时轧件产生明显的表面变形，和(3)的情况一样，沿整个接触弧均为停滞区。由于金属沿轧辊表面产生滑动的趋势不大，表面上的摩擦力也较小。 摩擦力分布的实测试验如果摩擦力的测量不依赖于总压力或正压力，则所测得的摩擦力才是更直接更可靠的。根据总摩擦力仅能得到平均单位摩擦力，而实际上变形区内各种参数都是变化的，平均值掩盖了这些变化。为了全面了解接触界面的性质，需要实测单位摩擦力，探索摩擦力的分布规律。其实测方法有如下3种: (1)点测力计法。此法是1945年布劳恩(F. M. BPayH)首先提出的。利用点式测力计测出接触面正压力的分布情况，然后根据变形区力的微分平衡方程式计算出表面任意点的摩擦力值。 (2)斜置式测力计法。此法是1957年范鲁延(G. T.Van Rooyen)等提出的。在变形工具中安装3个销钉式测力计，一个M;垂直于表面，另外两个M:和从倾斜一定角度。根据M:和从测得的表面上某一点力的大小，就可找出在该点(纵向垂直平面内)上均匀作用的所有基本力的大小，然后根据材l测出的正压力，计算出该点的切向力，即摩擦力。伸到接触面上donwel mOCQ】i单位摩擦力(speeifie frietion foree)一物体相对另一物体运动时，单位接触面上受到的摩擦阻力。摩擦力的方向是沿接触面的切线方向，与物体相对运动的方向相反。如果将两个物体相互压紧并施加一切向力使物体具有相对运动的趋势，这时的摩擦力称为静摩擦力。当切向力超过最大静摩擦力时物体产生滑动，这时的摩擦力称为动摩擦力。塑性加工时的摩擦多半属于边界摩擦，有时也出现混合摩擦状态，奸干摩擦与边界摩擦的混合状态;边界摩擦与液体摩擦的混合状态等。根据近代摩擦机理，摩擦力不仅来自接触表面凹凸部分相互咬合产生的阻力，而且还来自真实接触表面上原子、分子相互吸引作用产生的粘合力。因此，在计算金属塑性加工时的摩擦力时，要考虑具体的摩擦条件。 摩擦力分布及单位摩擦力的确定阿芒东(Amonton)摩擦条件亦称阿芒东一库仑(Amonton一Cou-lomb)干摩擦定律假定，沿整个接触表面金属均相对于工具产生滑动，不考虑接触面上的粘着现象，并认为摩擦力与作用在摩擦表面上的垂直压力成正比，与摩擦表面的大小无关，与滑动速度的大小无关(动摩擦场合)，静摩擦力大于动摩擦力。单位摩擦力的数学表达式为r一fP，式中P为单位压力，f为摩擦系数。在塑性加工中，由于存在粘着区，因此只有在使用工艺润滑剂的冷变形、摩擦条件较轻微、且摩擦系数.广<0.1时，使用此公式才有足够的精度。 单位摩擦力在不同的摩擦条件下有不同的表达形式: (1)最大摩擦力条件认为接触面间没有滑动，完全处于粘着状态。这时的单位摩擦力等于变形体塑性流动时的最大剪应力，即r~r。二。根据塑性条件，在轴对称情况下，喻~0.5氏;在平面变形条件下，二~-。.577氏。式中as为该变形条件下材料的屈服应力。此公式适合于最苛刻的摩擦条件，金属层沿全部接触面发生剪切。 (2)摩擦力不变条件则认为接触面间的摩擦力不变，其单位摩擦力r~fa。是个常量。考虑到最大剪应力不能超过材料的剪切屈服极限，西贝尔(E .Siebel)提出按下列关系式确定单位摩擦力r~fZk，式中k为材料的剪切屈服应力。此公式适合于苛刻的摩擦条件，工具表面粗糙，不使用润滑剂的大多数热压力加工过程。 (3)近年来，由于轧制速度的不断提高，在有工艺润滑的冷轧时，特别是当润滑层厚度较大并超过轧辊表面不平度的高度时，在轧辊和轧件的接触区有可能产生液体润滑摩擦。这时的单位摩擦力按牛顿(New-ton)液体摩擦定律确定为r~甲如戊，式中甲为润滑剂1的动力粘度，△v为滑动(剪切)速度，任为润滑剂层厚度。 在上述不同摩擦条件下轧制时，接触表面上摩擦七 图1轧制时不同摩擦条件下 单位摩擦力的分布 1一r=fP，2一r=fZh;3一:~帕./资力的分布见图1。在轧制宽板时，与平面徽粗情况相似，摩擦力的分布与摩擦系数和变形区的几何参数(比值L厉)有关。根据变形区长度L与轧件平均高度天的比值L仄的不同，摩擦力的分布可能有4种类型存在(图2): (1)L仄>5。接触表面可分为滑动区(AC和DB)，制动区(CE和FD)和停滞区(EF)。在滑动区金属沿接触表面相对轧辊产生滑动，摩擦力可按干摩擦定律确定。在制动区，由于外摩擦大于内摩擦，金属产生内滑动，表面摩擦力等于常值。在停滞区，摩擦力的分布近似地按线性规律变化。 (2)L压二2~5。接触表面无制动区，在滑动区和的销钉的工作端直径越小越好，一般在1.0一1.smm，伸出工作面的突出量不超过0.02mm。 (3)光弹性法，也称偏振光法。1952年翁克索夫(E.ll.yHKco的等首先采用此法研究了墩粗时的接触应力。以后也用于研究挤压、拉拔和轧制时的接触应力。其原理是利用某些光敏材料(也称旋光材料)，如环氧树脂等在外载荷的作用下会出现光的双折射效应的性质来制做工具或模具，当偏振光通过处于平面应力状态的旋光材料时，光波便分成两个部分，于是就产生两条具有互相垂直振动平面并以不同速度前进的光波，然后用光弹性分析方法确定任一点的应力。在研究轧制过程时，采用透明轧机模型作为工具，在辊身中段安装用旋光材料〔带添加物的环氧树脂，有机玻璃，特种玻璃等)做的镶块，要使镶块处于平面应力状态。采用铅或塑胶泥等比较软的材料作轧件。此法只能模拟热加工而不能模拟冷加工时的特性。

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