应用介绍

“了解工件与模具之间的高温摩擦和磨损对于减轻与热成型操作相关的风险非常重要。”

有限元方法用于虚拟成型仿真，以降低模具开发成本。取决于位置（即局部压力，温度，润滑剂，滑动速度条件）的毛坯和模具之间的准确摩擦值对于预测复杂形状的可成型性很重要。太低的摩擦力会导致形成皱纹，而太高的截面会导致撕裂，从而导致模拟中的零件不良。能够再现热成型条件（表1）并提供实际的摩擦和磨损测量结果的实验室测试为产品开发周期中的仿真增加了巨大的价值。

表1.铁水成形过程中的一般操作条件。

根据表1中突出显示的一般操作条件，已使用不同的实验室仪器评估热成型摩擦学。这些可以分为传统的摩擦计（销钉在圆盘上和线性往复式）和高级的摩擦计（平头在滑块或带钢上）。

图2.表示根据接触条件进行的材料转移的示意图，影响了由传统摩擦计（A，B）和高级摩擦计（C）确定的摩擦系数。

传统的摩擦计无法捕捉热冲压操作中的两个关键因素，即材料转移和粘附会导致磨损（见图2），并且无法模拟模具和工件之间的温差。

如图3所示，在旋转摩擦计或线性往复摩擦计中测试的特定材料的摩擦曲线表明，摩擦随着温度的升高而减小。这是由于在工件和工具之间的重复接触期间润滑性氧化物层的结构布置。然而，由于先进的摩擦计中的新鲜工件和工具，摩擦随着温度的升高而增加。温度的进一步升高会由于粘附和磨损而导致大量的材料转移，这是高级摩擦计中摩擦的跳跃所代表的。这已经使脱模测试（又名拉伸测试，平头滑块测试）成为领先的汽车和汽车钢材制造商以及提供热冲压过程仿真平台的公司所使用的“事实上的标准”。

图3.使用常规和高级摩擦计获得的特征摩擦曲线。

Ducom金属成型摩擦计（MFT 1.0）利用了带材配置，并提供了先进的自动化系统，用于在热成型过程中进行高温摩擦和磨损测量（图4）。

图4.金属成型摩擦计（MFT 1.0）中的力测量示意图。 

呈条状的工件被预拉伸（FP），并且可以使用电阻加热将其加热到1000°C。使用自动加载，将块状模具工具组件从两侧压向带材。模具工具被支撑在移动组件上，该组件在恒定载荷下在热轧带钢工件上滑动。摩擦力（FF）通过考虑预紧力和滑动力（FS）之间的差异实时测量。内嵌式位移传感器可以评估磨损（图4）。  来自金属成型摩擦计的塑性变形和摩擦力的实时变化用于设计金属成型中使用的模具和润滑剂。

尽管“金属成型摩擦计”比“磁盘上的销钉”具有优势，但是“磁盘上的销钉”的多功能功能对于学术研究而言可能是有用的。Ducom PoD 4.0仍然是几个摩擦学实验室的工作重点。 

内嵌智能传感器的DucomPOD综合摩擦销盘试验机用于高温（最高1000摄氏度）的摩擦和磨损测试。