“了解工件與模具之間的高溫摩擦和磨損對于減輕與熱成型操作相關(guān)的風(fēng)險非常重要?！?/span>

有限元方法用于虛擬成型仿真，以降低模具開發(fā)成本。取決于位置（即局部壓力，溫度，潤滑劑，滑動速度條件）的毛坯和模具之間的準確摩擦值對于預(yù)測復(fù)雜形狀的可成型性很重要。太低的摩擦力會導(dǎo)致形成皺紋，而太高的截面會導(dǎo)致撕裂，從而導(dǎo)致模擬中的零件不良。能夠再現(xiàn)熱成型條件（表1）并提供實際的摩擦和磨損測量結(jié)果的實驗室測試為產(chǎn)品開發(fā)周期中的仿真增加了巨大的價值。

表1.鐵水成形過程中的一般操作條件。

根據(jù)表1中突出顯示的一般操作條件，已使用不同的實驗室儀器評估熱成型摩擦學(xué)。這些可以分為傳統(tǒng)的摩擦計（銷釘在圓盤上和線性往復(fù)式）和高級的摩擦計（平頭在滑塊或帶鋼上）。

圖2.表示根據(jù)接觸條件進行的材料轉(zhuǎn)移的示意圖，影響了由傳統(tǒng)摩擦計（A，B）和高級摩擦計（C）確定的摩擦系數(shù)。

傳統(tǒng)的摩擦計無法捕捉熱沖壓操作中的兩個關(guān)鍵因素，即材料轉(zhuǎn)移和粘附會導(dǎo)致磨損（見圖2），并且無法模擬模具和工件之間的溫差。

如圖3所示，在旋轉(zhuǎn)摩擦計或線性往復(fù)摩擦計中測試的特定材料的摩擦曲線表明，摩擦隨著溫度的升高而減小。這是由于在工件和工具之間的重復(fù)接觸期間潤滑性氧化物層的結(jié)構(gòu)布置。然而，由于先進的摩擦計中的新鮮工件和工具，摩擦隨著溫度的升高而增加。溫度的進一步升高會由于粘附和磨損而導(dǎo)致大量的材料轉(zhuǎn)移，這是高級摩擦計中摩擦的跳躍所代表的。這已經(jīng)使脫模測試（又名拉伸測試，平頭滑塊測試）成為領(lǐng)先的汽車和汽車鋼材制造商以及提供熱沖壓過程仿真平臺的公司所使用的“事實上的標(biāo)準”。

圖3.使用常規(guī)和高級摩擦計獲得的特征摩擦曲線。

Ducom金屬成型摩擦計（MFT 1.0）利用了帶材配置，并提供了先進的自動化系統(tǒng)，用于在熱成型過程中進行高溫摩擦和磨損測量（圖4）。

圖4.金屬成型摩擦計（MFT 1.0）中的力測量示意圖。 

呈條狀的工件被預(yù)拉伸（FP），并且可以使用電阻加熱將其加熱到1000°C。使用自動加載，將塊狀模具工具組件從兩側(cè)壓向帶材。模具工具被支撐在移動組件上，該組件在恒定載荷下在熱軋帶鋼工件上滑動。摩擦力（FF）通過考慮預(yù)緊力和滑動力（FS）之間的差異實時測量。內(nèi)嵌式位移傳感器可以評估磨損（圖4）。  來自金屬成型摩擦計的塑性變形和摩擦力的實時變化用于設(shè)計金屬成型中使用的模具和潤滑劑。

盡管“金屬成型摩擦計”比“磁盤上的銷釘”具有優(yōu)勢，但是“磁盤上的銷釘”的多功能功能對于學(xué)術(shù)研究而言可能是有用的。Ducom PoD 4.0仍然是幾個摩擦學(xué)實驗室的工作重點。 

內(nèi)嵌智能傳感器的DucomPOD綜合摩擦銷盤試驗機用于高溫（最高1000攝氏度）的摩擦和磨損測試。