铜轧制油性能测试及轧制试验

-.z.铜轧制油性能测试及轧制试验一.实验目的：1.通过四球摩擦磨损实验测量铜轧制油的油膜强度。2.通过铜板干轧和不同油润滑条件下的轧制试验，分析轧制力、压下量、最小可扎厚度，得出润滑油对铜板轧制的影响。3.用金相显微镜观察铜板轧后的外表组织，分析工艺润滑对外表粗糙度的影响。二.实验原理：1.摩擦磨损实验原理轧制根本原理轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙〔各种形状〕，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分热轧和冷轧两种。轧件由摩擦力拉进旋转轧辊之间，受到压缩进展塑性变形的过程，通过轧制使金属具有一定尺寸、形状和性能。简单理想轧制过程：两轧辊均被驱动，直径相等，转速一样，轧件的机械性质及运动均匀，无外加推力或拉力作用，靠轧辊力实现轧制的过程。轧制过程左图所示。变形区主要参数：R-轧辊半径α—咬入角L—变形区长度，是接触弧〔α对应的弧度〕的水平投影h0,h1—轧件入口厚度和轧后厚度L0,L1—轧件轧制前后的长度b0,b1—轧件轧制前后的宽度轧制过程中的金属流动：轧件无宽展，垂直截面水平流动速度一样，则按体积不变条件可知，变形区流动速度变化：在轧辊入口：金属的流动速率<轧辊外表圆周速度在轧辊出口：金属的流动速率>轧辊外表圆周速度在变形区存在一个金属流速=轧辊外表园周速度的地方→中性面轧辊入口-中性面之间的区间—后滑区中性面-轧辊出口之间的区间—前滑区，对应的轧辊圆心角称为中性角中性面轧辊入口中性面轧辊入口轧辊出口后滑区前滑区轧制压力轧制压力是轧制时轧辊施加于轧件的变形力，但通常，轧件施加于轧辊总压力的垂直分量称为轧制压力。第一项单位压力p的垂直分量第二、三项分别为前、后滑区单位摩擦力t的垂直分量，方向不同。通常这两项比拟小，工程上可以忽略，则有：取平均值形式，有：轧制力矩轧制压力P与其作用点到轧制中心线距离〔力臂〕a的乘积，是确定轧制的主电机和轧辊传动机构负荷的重要参数。在简单轧制情况下，驱动两辊的轧制力矩：3.摩擦与润滑摩擦的分类按摩擦外表的润滑状态，摩擦可分为干摩擦、边界摩擦和流体摩擦。在金属成型过程中，实际上常常是以上三种摩擦形式并存，称之为混合摩擦。冷轧工艺润滑的作用a〕润滑作用：在辊缝一定的条件下，摩擦系数越小，道次压下量越大。b〕冷却作用：由于冷轧过程中没有水冷，必须考虑工艺润滑中的冷却作用。在一样的条件下水的冷却性能要由于由，而乳化液的冷却能力介于油和水之间。c)铜及铜合金的润滑剂：铜及铜合金轧制要求所用轧制油必须具有优良的润滑性、抗磨性、冷却性、退火清净性及氧化安定性等三.实验材料及实验仪器：1.实验材料：钢球、厚度差异不大的铜板3片、1号润滑油、2号润滑油、石油醚2.实验仪器：四球摩擦磨损试验机、二辊轧机、千分尺、金相实验显微镜。四．实验容及操作步骤：1.四球机测定PB值准备工作：1．用石油醚超声清洗钢球，油盒，夹具及其他在实验过程中与式样接触的零部件两次，然后用吹风机吹干,2．依次翻开电源，静压泵，压力泵〔先不开油盒〕，启动电机空转，预热两分钟；实验步骤：用镊子将三个钢球放入油盒，让油样盖过钢球而到达压环与螺帽的接合处。将另一个钢球用卫生纸托着，固定在上球座，稍微转动下，不掉下来即可。将装好油样和球的油盒正中的安放在上球座下面，盖上圆盘架〔挡油〕，按国标GB/T12583所设定数值测定PB值。首页：设置〔比方44公斤431N〕试验力431N；转速1450；转数1500100；时间10S确认——油盒升——加载当试验力读数接近+00N时，清零，停顿；假设为零，直接按停顿〔防止油盒升的太快，试验力大于431N〕，油盒缓慢上升到顶后自动停顿，假设实验力不够，继续加载，加载到431N，抵住左边的杠杆，防止机器运动过程中，油盒飞出来。确认——运行10S后——卸载，读数到+0000N时——降油盒将油盒里的油样倒入回收油的瓶子里，观察三个球的摩斑直径假设小于0.36mm，则继续加载，卸掉上球，试验过程同上。铜板轧制实验用丙酮清洗剂清洗铜板外表和轧辊，调节上轧辊高度，使辊缝为0，测量三块铜板的厚度并记录。分别对三块铜片编号，1号用于干扎，2号在用1号润滑油润滑，3号在用2号润滑油润滑。根据测量到的铜板厚度数据，前四道次压下量为20%，后两道次压下量为10%进展轧制，每次轧制前后用千分尺测量铜板厚度并记录，同时用计算机配合轧机进展数据测量与记录。实验完毕后，关闭轧机，并用丙酮清洗剂清洗轧辊。将最终得到的铜条剪下一小片，压平后在金相实验显微镜下观察并记录照片。对扎后外表进展观察与分析。五.数据处理：1.四球机测定PB值铜轧制油理化性能：性能1*密度29.5℃，g•cm-30.812运动粘度40℃，mm2•s-14.27倾点，℃＜-12.0闪点，开口，℃154馏程围，℃261~388铜片腐蚀100℃，3h，级1a旋转氧弹，150摄氏度，加水，min1348皂化值，mgKOH•g-115.21将原始数据作图可得：PB=559NWSD=0.44mm平均摩擦系数：0.08772.铜板轧制实验铜板轧制试验数据记录表(单位：mm)LINKE*cel.Sheet.12C:\\Users\\李轩\\Desktop\\摩擦摩擦\\数据.*ls*Sheet1!R4C2:R11C13\a\f4\h干轧1号油2号油道次轧前H轧后h压下量道次轧前H轧后h压下量道次轧前H轧后h压下量11.521.3450.17511.5121.3340.17811.5451.3750.1721.3451.1490.19621.3341.1420.19221.3751.1740.20131.1490.8640.28531.1420.8910.25131.1740.9110.26340.8640.5870.27740.8910.6210.2740.9110.6110.350.5870.3950.19250.6210.4390.18250.6110.4940.11760.3950.3050.0960.4390.3220.11760.4940.3190.175铜板轧制压力数据记录LINKE*cel.Sheet.12C:\\Users\\李轩\\Desktop\\摩擦摩擦\\数据.*ls*Sheet1!R14C2:R21C11\a\f4\h道次干扎1号油2号油压力1压力2平均值压力1压力2平均值压力1压力2平均值134.0727.4930.7835.429.8732.6533.1229.631.34247.6630.4239.0442.437.1739.7943.0233.438.225359.0740.9850.02554.444.2349.3360.1743.551.815472.9147.3460.1256257.5859.7867.1155.561.305569.5545.8457.69559.453.0556.241.046.243.6467.091511.0456.4813.6110.055.9212.69.235绘制不同润滑条件下铝板轧制时的道次-压下量散点图，分析工艺润滑对道次压下量的影响。绘制不同润滑条件下铝板轧制时的轧制压力散点图，分析工艺润滑对轧制压力的影响。六．实验结果分析及讨论：1.四球机测定PB值摩擦系数与时间关系图变化原因分析：刚启动时，钢球的转速是逐步上升的，摩擦系数曲线逐步上升，到达一定速度后，钢球啮合充分，摩擦系数处于根本不变状态，所以出现在一定区间波动。2.轧制实验1〕查阅相关资料可知：在辊缝宽度一定的条件下，理论上工艺润滑润滑可以减小摩擦系数，轧制的压下量应该大于干轧情况下的压下量。实际实验结果除了第3道次和第5道次与理论不符外，其他道次都能较好符合。这可能是由于实验过程中轧机运行不是很稳定，加上铜板轧制后会出现弯曲，对实验结果产生影响。2)摩擦系数的减少不仅可以降低轧制压力，减少轧辊磨损，轧机的最小厚度在其他条件一定的情况下，只与轧制时的压力有关，其中摩擦系数越小，轧制最终轧的越薄。或者说在轧机辊缝一定的条件下，摩擦系数越小，道次压下量越大。但是在本试验结果与理论根本相符，可以证明润滑油对轧制过程的润滑效果。3〕通过对各道次平均轧制压力的分析，可以发现局部道次有润滑时的轧制压力反而大于干扎时的轧制压力，说明本次实验得到的数据有问题，造成这种情况的原因可能是多方面的。以下是我们经过小组讨论得到的几种可能猜测：润滑油的润滑效果不是很好，摩擦系数较大。由于二辊轧机辊缝变化可能不是很准确，导致压下量产生一定误差。连接在轧机上的传感器不能很好地将数据反响给记录数据的电脑，导致轧制压力的测量差生误差。铜板外表每道次所涂润滑油的量不均匀，导致数据波动较大。轧后铜板产生弯曲，从而受力不均匀，导致实验结果产生误差。具体原因须进一步研究才能得出。七．铜板扎后外表情况观察与分析：取轧后剪下的铜片，然后分别在电子显微镜下观察轧后的金相显微组织形态，分析外表粗糙度和划痕。显微镜放大倍数为100倍。试样干扎1号油2号油试样厚度/mm0.3050.3220.319表面形貌通过以上图片观察和比