Definicja tarcia:

Jeżeli dwa ciała:

- stykają się ze sobą,

- występuje pomiędzy nimi siła wzajemnego oddziaływania o składowej normalnej do powierzchni styku różnej od zera,

- jedno ciało przemieszcza się względem drugiego z prędkością względną styczną do powierzchni kontaktowej -

to przemieszczenie względne tych ciał wymaga pewnej siły F stycznej do powierzchni kontaktowej S, niezbędnej do pokonania siły tarcia T

Rodzaje tarcia :

- tarcie czyste - przy oddziaływaniu czystych powierzchni;

- tarcie suche - w obecności warstw adsorpcyjnych, tlenków i zanieczyszczeń, bez smaru;

- tarcie płynne - warstwa ośrodka lepkiego całkowicie oddziela od siebie powierzchnie narzędzia kształtującego i przedmiotu odkształcanego;

- tarcie graniczne - warstwa ciekłego smaru oddzielająca współpracujące powierzchnie jest granicznie cienka, a smar jest powierzchniowo aktywny [4];

- tarcie półpłynne - powierzchnie narzędzia kształtującego i przedmiotu odkształcanego są tylko częściowo oddzielone od siebie warstwą smaru (ośrodka lepkiego), gdyż wskutek dużych nacisków jednostkowych warstwa ta uległa w pewnych miejscach przebiciu;

- tarcie półsuche - warstwa smaru występuje jedynie na niewielkich fragmentach powierzchni kontaktowej.

Czynniki wpływające na siłe tarcia suchego:

Istotne znaczenie dla powstawania sił tarcia suchego ma sczepność mikroobszarów przylegania. Zbliżenie dwóch fragmentów czystych powierzchni metalicznych wskutek działania siły normalnej na odległość oddziaływania sił atomowych powoduje powstanie połączenia metalicznego. Jest to zjawisko adhezji. Na powierzchni kontaktowej tworzy się szereg połączeń (mostków). Sumaryczna powierzchnia mikroobszarów przylegania zależy od rodzaju stykających się materiałów, wartości nacisku jednostkowego i charakterystyk chropowatości obydwu stykających się powierzchni. Siłę tarcia można wyrazić jak następuje:

Wyliczanie Siły tarcia :

lub, dla jednostkowych sił tarcia:

gdzie:  - współczynnik proporcjonalności, zwany współczynnikiem tarcia, σ_yy - naprężenie normalne.

Rola tarcia w procesach obróbki plastycznej:

- ulegają zmianie parametry siłowo - energetyczne: rośnie całkowita praca i moc potrzebna do realizacji procesu, wzrastają więc także siły i naciski jednostkowe na powierzchniach narzędzi, co prowadzi do ich szybszego zużycia;

- występowanie przywierania materiału do narzędzia i tworzenie narostów wpływa na pogorszenie jakości powierzchni wyrobu;

- dyssypacja cieplna pracy tarcia przy dużych wartościach nacisków jednostkowych oraz prędkości względnych prowadzi do znacznego wzrostu temperatury w obszarach sąsiadujących z powierzchnią kontaktową - może się okazać, że niezbędne jest ograniczenie tych prędkości, a tym samym obniżenie wydajności procesu (inaczej narzędzie ulegnie zniszczeniu lub przedwczesnemu zużyciu, względnie zajdą niepożądane zmiany w strukturze i własnościach warstwy wierzchniej materiału kształtowanego);

- pojawienie się naprężeń stycznych na powierzchni kontaktowej (zmiana warunków brzegowych) powoduje zmianę stanu naprężenia i odkształcenia w całej objętości kształtowanego materiału - w szczególności tarcie jest jedną z przyczyn powstawania niejednorodności odkształceń, a więc również niejednorodnych własności materiału oraz niepożądanych deformacji powierzchni swobodnych.

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika tarcia:

- wykonując niezależne pomiary sił: stycznej i normalnej, wchodzących do wzoru (III.5), lub określając stosunek tych sił, bez mierzenia ich wartości;

- badając kształt oraz wymiary odkształcanych próbek i porównując je z wartościami wyznaczonymi teoretycznie przy założonych z góry wartościach współczynnika tarcia (wykorzystuje się wpływ tarcia na stan odkształcenia).

Ograniczanie sił tarcia

Podstawowym sposobem ograniczania sił tarcia w obróbce plastycznej jest odpowiednie smarowanie. Smar po naniesieniu na powierzchnię przedmiotu odkształcanego lub narzędzia tworzy warstwę oddzielającą częściowo lub całkowicie obydwie powierzchnie. Do podstawowych własności smaru zalicza się lepkość i aktywność powierzchniową, które warunkują utrzymywanie się na powierzchni w warunkach wysokich nacisków jednostkowych.

Rodzaje smarów:

- smary płynne: oleje mineralne i roślinne oraz emulsje (oleje z dodatkiem wody) jako ośrodki chłodząco - smarujące, oleje o podwyższonej lepkości z dodatkiem parafiny lub stearyny, oleje z dodatkiem substancji powierzchniowo - aktywnych (np, związków chloru);

- smary proszkowe: mydła w postaci proszku lub płatków, grafit, dwusiarczek molibdenu (dwie ostatnie substancje stosuje się również jako dodatki do smarów płynnych);

- szkło (w postaci proszku lub waty szklanej), stosowane w wysokich temperaturach

Przeciwciąg w procesach ciągnienia powoduje zmniejszenie naprężeń normalnych na powierzchni kontaktowej, a więc spadek sił tarcia.

Wpływ tarcia na przebieg procesu spęczania:

Przy małym tarciu pierścień ulega poszerzeniu, a jego wewnętrzna średnica po spęczaniu d₁ d₀ (b). Przy dużych siłach tarcia na pewnej średnicy materiał przywiera do narzędzia, a w związku z tym część materiału przemieszcza się do wewnątrz, a część - na zewnątrz (c). Średnica wewnętrzna może więc zmaleć (lub, w granicznym przypadku, nie zmienić się).

---