冷轧的定义

 

　　冷轧是将由不同合金（如铝、铜、金、银、不锈钢、钛或锆）制成的管子直径同时减小70-85％的过程，通过使用环状染料和锥形心轴，挤压而减小管壁厚度。这个过程极大地改善了材料的晶粒结构，同时也迅速地减小了管的内外径。辊槽在每次进程中通过旋转前进挤压管，从而使管被拉伸、缩径。

 

　　冷轧中的磨损

 

　　在皮尔格冷扎加工过程中，由于轴的往复运动而使管子受到高达几千兆帕的压力。由于在冷轧起始阶段，内表面和心轴通常仅润滑一次，并且冷轧皮带造成的缺陷经常发生在中间接触压力极大时，因此选择使用哪种润滑剂和涂层，在减少机械部件的磨损方面具有关键作用。影响冷轧磨损的其他因素包括润滑剂与材料的摩擦及接触表面的相容性、润滑剂维持高接触压力的能力以及流动特性。因此，在选择润滑剂时，必须全面考虑这些因素。

 

　　传统的含有氯化极压（EP）添加剂的矿物油是冷轧皮尔格加工过程中常用的润滑剂。当在实验室研究冷轧过程时，研究人员经常需要重复同一条件下的接触压力、接触几何形状以及所需的滑动频率和速度。因此，目前还没有全面的研究能够表明目前使用的矿物润滑油能够在高压、接触几何形状以及与往复滑动速度和频率变化时仍能保持其原有性能。
 

 

　　图片来源： Egorov Artem/Shutterstock

　　石墨烯基润滑油的发展

 

　　印度理工学院（IIT）的Amartya Mukhopadyay团队设计了一个线性往复摩擦试验机（LTR），其顶部装有往复式气缸，底部装有一个固定的半圆柱体，这样就可以仿照冷轧皮尔格工艺的摩擦条件。为了确保测试过程中润滑剂的表面效果，研究人员评估了所使用的每种润滑剂的摩擦系数，得到的结论是测试过程中矿物油润滑剂或石墨烯基润滑剂对摩擦系数没有任何影响。润滑剂磨损的评估是基于管表面下的任何变形、缺陷、裂纹以及任何横向碎裂或分层上的。

 

　　终，研究人员确定，与矿物油润滑剂相比，他们开发的石墨烯基润滑剂明显减少了对材料的磨损量。在今后的工业应用中，类似石墨烯基润滑剂或涂层的有效添加，可以避免在皮尔格冷加工过程中以及其他类似变形问题造成机器磨损。

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