金屬成型摩擦試驗(yàn)機(jī)

Ducom金屬成形摩擦計(jì)是一種獨(dú)特的設(shè)備，能夠產(chǎn)生接近燙印操作的條件。盧萊理工大學(xué)與領(lǐng)先的熱成型行業(yè)合作，Ducom摩擦學(xué)儀在該應(yīng)用中的可用性是科學(xué)研究和開發(fā)工業(yè)技術(shù)解決方案的知識和基礎(chǔ)設(shè)施平臺的重要組成部分“-Jens Hardell教授，瑞典盧利亞大學(xué)：

 Ducom金屬成型摩擦試驗(yàn)機(jī)（自動化系統(tǒng)）

汽車工業(yè)繼續(xù)發(fā)展更輕、更強(qiáng)、成本效益更高的汽車，采用先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼（例如22MnB5）制造。熱沖壓用于通過在封閉模具（H13鋼）之間將鋼坯料（Al-Si、Zn-Ni涂層）壓至900℃以上來制造車輛部件，以獲得最終形狀（圖1A）。眾所周知，沃爾沃大約有40%的車輛重量是由熱沖壓鋼制成的。高溫導(dǎo)致工件和模具工具之間的過度摩擦和磨損，這些摩擦和磨損是由粘合劑、磨料和氧化磨損驅(qū)動的（圖1B）。這會導(dǎo)致失效，例如表面光潔度差、部件斷裂以及由于過度附著力導(dǎo)致的模具磨損。

 圖1。金屬成形過程中的熱沖壓操作（A）和與金屬成形相關(guān)的磨損機(jī)理（B）。

“了解工件和模具工具之間的高溫摩擦和磨損對于降低與熱成形操作相關(guān)的風(fēng)險非常重要?！?/span>

為了降低模具開發(fā)成本，采用有限元方法進(jìn)行虛擬成形模擬。根據(jù)位置（即，局部壓力、溫度、潤滑劑、滑動速度條件）確定坯料和模具之間的準(zhǔn)確摩擦值對于預(yù)測復(fù)雜形狀的成形性非常重要。在模擬中，摩擦力太小會導(dǎo)致起皺，而摩擦力太大會導(dǎo)致截面撕裂，從而導(dǎo)致零件報廢。再現(xiàn)熱成形條件（表1）并提供真實(shí)摩擦和磨損測量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為產(chǎn)品開發(fā)周期中的模擬增加了巨大價值。

表1。鐵水成形的一般操作條件。

根據(jù)表1中強(qiáng)調(diào)的一般操作條件，使用不同的實(shí)驗(yàn)室儀器來評估熱成形摩擦學(xué)。這些可以分為傳統(tǒng)的摩擦計(jì)（銷盤式和直線往復(fù)）和先進(jìn)的摩擦計(jì)（平板式或帶式）。

 圖2。表示材料轉(zhuǎn)移的圖示取決于接觸條件，影響由傳統(tǒng)摩擦計(jì)（A，B）和高級摩擦計(jì)（C）確定的摩擦系數(shù)。

傳統(tǒng)的摩擦計(jì)不能捕捉到熱沖壓操作中的兩個關(guān)鍵因素，即導(dǎo)致磨損的材料轉(zhuǎn)移和粘附（見圖2）以及模擬模具和工件之間的溫差。

如圖3所示，在旋轉(zhuǎn)摩擦計(jì)或線性往復(fù)式摩擦計(jì)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。這是由于工件與刀具在重復(fù)接觸過程中，氧化層的結(jié)構(gòu)安排造成的。然而，在先進(jìn)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)中，由于工件和刀具的新鮮，摩擦系數(shù)隨溫度的升高而增大。隨著溫度的進(jìn)一步升高，由于粘著和磨損，材料發(fā)生了顯著的轉(zhuǎn)移，這在先進(jìn)的摩擦計(jì)中表現(xiàn)為摩擦的跳躍。這使得帶材試驗(yàn)（又名拉伸試驗(yàn)、滑動平板試驗(yàn)）成為領(lǐng)先的汽車和汽車鋼制造商以及提供熱沖壓工藝模擬平臺的公司使用的“事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)”。

 圖3。用傳統(tǒng)的和先進(jìn)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)獲得的摩擦特性曲線。

Ducom金屬成形摩擦學(xué)儀（MFT 1.0）利用帶材配置，為熱成形過程中的高溫摩擦和磨損測量提供了先進(jìn)的自動化系統(tǒng)（圖4）。

圖4。金屬成形摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)（MFT 1.0）測力示意圖。

帶材形式的工件是預(yù)緊的（FP），可以加熱到1000度°C使用電阻加熱。采用自動加載方式，從兩側(cè)將塊形式的模具組件壓在帶材上。模具支撐在移動組件上，移動組件在恒定負(fù)載下在熱軋工件上滑動。通過考慮預(yù)拉力和滑動力之間的差異，實(shí)時測量摩擦力（FF）。在線位移傳感器允許評估磨損（圖4）。利用金屬成形摩擦學(xué)中塑性變形和摩擦力的實(shí)時變化，設(shè)計(jì)了金屬成形用模具和潤滑劑。

雖然金屬成形摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)比銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，但POD綜合摩擦銷盤試驗(yàn)機(jī)的多功能特性對學(xué)術(shù)研究具有重要意義。Ducom PoD 4.0繼續(xù)是幾個摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)室的工作馬。