Как смазка влияет на силу трения

Основные свойства смазки

Главное свойство смазки – это уменьшение силы трения. Смазка располагается между поверхностями тела и инструмента. Если происходит абсолютная изоляция, трение становится жидкостным, а при неполной изоляции – частично полужидкостным.

Чтобы смазка не растекалась и не выдавливалась при изоляции, она должна обладать достаточной активностью и вязкостью.

Активность смазки – это способность образовывать крепкий слой из молекул. Эта активность в основном зависит от содержания поверхностно активных веществ (ПАВ), таких как жирные кислоты, и солей ПАВ – мыла.

Вязкость не позволяет смазке вытекать из соединений трущихся элементов.

При жидкостном трении необходимо приложить силу, чтобы преодолеть внутреннее трение слоя смазки.

Формула расчета силы трения по Ньютону: T = η • υ • F / h; формула расчета напряжения: τ = η • υ / h,

где η – вязкость жидкости; υ – скорость скольжения; h – толщина слоя смазки.

Это говорит о том, что сила и напряжение трения при жидкостном трении зависят не от обычного давления, а от площади соприкосновения, в отличие от сухого трения. Большая вязкость смазки создает высокую силу трения, однако для формирования прочного слоя нужна высокая вязкость.

Вязкость смазки рассчитывается в зависимости от рабочих условий. Существует правило: чем больше давление на поверхности, тем большей вязкостью должна обладать смазка.

Влияние скорости скольжения на жидкостное трение

Скорость скольжения влияет противоположно тому, как это происходит при сухом трении.

Это означает, что при сухом трении сила трения снижается с увеличением скорости скольжения, а при жидкостном трении, наоборот, сила трения возрастает.

Однако при увеличении скорости скольжения большая часть смазки перемещается в зону смазываемой поверхности. В результате толщина пленки постепенно увеличивается, а сила трения снижается.

Холодная обработка давлением требует больших деформаций и высоких скоростей, поэтому смазка должна быть способна охлаждать обрабатываемый металл, потребуется теплоемкая смазка.

Горячая обработка давлением требует высоких температур, и в этом случае смазка должна иметь низкую теплопроводность.

Смазка с достаточной поверхностной активностью снижает коэффициент трения за счет разделения трущихся поверхностей и уменьшения сопротивления деформации.

При пластической деформации молекулы смазки проникают в поры и микротрещины поверхности, расширяя ее поверхностный слой. Этот слой становится мягким и пластичным, что дополнительно снижает коэффициент трения.

В настоящее время проводятся эксперименты по применению гидростатической и гидродинамической смазки при жидкостном или полужидкостном трении.

Много работ было проделано в области волочения, где трение может быть вредным, и где следует внедрить системы смазки раньше, чем в других процессах обработки давлением.

Гидростатическая смазка: смазка подается под давлением для оптимальной пенетрации между инструментом и поверхностью, обеспечивая лучшую изоляцию. Однако этот метод требует сложного оборудования, например, насосов высокого давления. Более перспективным кажется применение гидродинамической смазки.

Гидродинамическая смазка: создается искусственным способом, когда такое давление смазки, которое образуется в результате гидродинамического эффекта. Этот эффект возникает благодаря тому, что смазка, накопившаяся на движущейся проволоке или полосе, втягивается в узкие насадки; давление, возникающее в смазке, сравнимо с сопротивлением обрабатываемого металла.

Кроме этих свойств, смазка должна соответствовать некоторым техническим требованиям: легко наноситься, быть химически нейтральной, оставлять минимум остатков, быть безопасной для рабочего и т.д.

СОЖ и масла Mobil для металлобработки – это отличные средства для работы с металлическими поверхностями (черный и цветной металл).

Они обладают преимуществами, такими как малая токсичность, потребность в минимальном количестве добавок и высокий уровень сжатия.

Виды смазки для различных применений

Для различных применений используются следующие виды смазок:

• Жидкие и консистентные смазки – эмульсии, растительные и минеральные масла, а также их смеси. Эмульсии из смеси воды и мелких капель масла обладают хорошими охлаждающими свойствами и применяются при холодной обработке металлов давлением.
• Порошкообразные смазки – мыла в виде порошка или стружки, графит. Графит часто используется как добавка к маслам и в качестве водной суспензии.
• Стекло (порошок, вата) применяется при горячем прессовании сталей и тугоплавких металлов. Стекло, соприкасающееся с нагретым металлом, становится мягким, плотно прилипает к металлической поверхности, выполняет роль смазки и защищает от перегрева.