熱鍛模具高溫磨損機(jī)理的分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、在我國(guó)，熱鍛模具高溫磨損在實(shí)際生產(chǎn)中非常普遍，因磨損而失效率的模具在總的失效模具中占到近60％，因而提高模具壽命，減少模具磨損在當(dāng)前已經(jīng)成為重要的研究?jī)?nèi)容。然而，要提高熱鍛模具的壽命，其關(guān)鍵還在于掌握熱鍛模具高溫磨損的機(jī)理。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)熱鍛模具高溫磨損的研究還比較少，對(duì)高溫磨損的機(jī)理研究尚不夠完善，也沒有適用于熱鍛模具磨損預(yù)測(cè)的模型。本文的主旨就是通過系統(tǒng)地研究熱作模具鋼的材料特性、流動(dòng)應(yīng)力、溫度、表面質(zhì)量和變形力等因素對(duì)高溫磨損的影

2、響規(guī)律和作用機(jī)制，從而揭示熱鍛模具高溫磨損的機(jī)理，提出適用于預(yù)測(cè)熱鍛模具高溫磨損的計(jì)算式。
　　首先，本文基于Archard磨損模型，對(duì)離合器式螺旋壓力機(jī)上的鍛件套管叉在熱成形過程中對(duì)模具的磨損進(jìn)行了數(shù)值模擬分析和實(shí)驗(yàn)研究，分析和研究結(jié)果表明 Archard磨損理論和公式在低溫(500℃以下)場(chǎng)合下進(jìn)行定性研究具有一定的正確性，但是當(dāng)用于熱鍛模具高溫磨損的預(yù)測(cè)時(shí)存在不足，特別是該模型沒有考慮溫度的變化對(duì)模具磨損產(chǎn)生的影響，這與實(shí)際

3、情況產(chǎn)生很大的偏差。
　　其次，本文以12種常用模具鋼材料的硬度－溫度曲線為基礎(chǔ)，將曲線數(shù)據(jù)提取后重新進(jìn)行繪圖，發(fā)現(xiàn)常用模具鋼的硬度在500℃之前是隨溫度呈緩慢下降趨勢(shì)，但從500℃開始，模具鋼的硬度呈現(xiàn)快速下降趨勢(shì)。同時(shí)，對(duì)5CrNiMo和H13兩種典型常用模具鋼的硬度－溫度曲線進(jìn)行了回歸擬合?；貧w公式表明，模具材料的硬度隨溫度變化的曲線方程屬高次乘方方程。
　　第三，本文在分析模具溫度對(duì)高溫磨損的影響基礎(chǔ)上，提出坯料的接

4、觸應(yīng)力、接觸應(yīng)變以及模具接觸面強(qiáng)度對(duì)模具型腔面高溫磨損的影響較大。通過分析和研究熱鍛模具高溫磨損產(chǎn)生的原因及機(jī)理，利用塑性成形的虛功率原理，提出了新的用于計(jì)算高溫磨損的表達(dá)式，即JX高溫磨損模型。
　　第四，本文基于JX高溫磨損模型，重新對(duì)螺旋壓力機(jī)上的鍛件套管叉模具的磨損進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。分析結(jié)果表明，JX高溫磨損模型能夠很好地預(yù)測(cè)螺旋壓力機(jī)上熱鍛模具的磨損情況，預(yù)測(cè)的模具壽命同模具的實(shí)際生產(chǎn)量很接近。說明JX高溫磨損模型適用

5、于螺旋壓力機(jī)上的鍛件套管叉熱鍛模具磨損的分析和對(duì)模具壽命的預(yù)測(cè)。
　　第五，基于JX高溫磨損模型，對(duì)錘上鍛件后軸頸熱鍛模具的磨損進(jìn)行了模擬分析和試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，磨損的模擬結(jié)果同試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，說明JX磨損模型適用于錘上鍛件后軸頸熱鍛模具磨損的計(jì)算分析和模具壽命預(yù)測(cè)。
　　第六，基于JX高溫磨損模型，對(duì)鍛壓力機(jī)上的鍛件MP5曲軸熱鍛模具的磨損行為進(jìn)行了分析和試驗(yàn)研究，分析和研究結(jié)果表明，基于JX磨損模型計(jì)算所得到的MP5