不同材料熱鍛模溫度場、應(yīng)力場的模擬及分析.pdf

1、熱鍛模是鍛造工業(yè)中重要的工藝裝備，在其工作過程中要同時(shí)承受周期性的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。這兩種負(fù)荷分別產(chǎn)生熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。前人研究發(fā)現(xiàn)，由溫度場的變化引起的熱應(yīng)力是造成熱鍛模損傷失效的主要原因。因此，要提高熱鍛模的壽命，就必須解決熱應(yīng)力的問題。 本文首先從理論上分析了影響熱鍛模熱應(yīng)力大小的因素。發(fā)現(xiàn)熱鍛模溫度場的變化影響熱應(yīng)力的大小，主要的影響因素包括鍛模工作過程中的工藝參數(shù)以及鍛模所選取材料的物性參數(shù)(主要包括彈性模量，線膨脹系

2、數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)以及比熱容)。其中鍛模材料的物性參數(shù)對熱應(yīng)力場的影響前人有了一定總結(jié)。但是具體結(jié)合不同物性參數(shù)的材料進(jìn)行模擬比對，分析其對溫度場，應(yīng)力場的實(shí)際差異還未曾受到人們的重視。 筆者以轎車前輪轂熱鍛模的終鍛模為原型，DEFORM-2D有限元軟件為工具，對熱鍛模不同取材進(jìn)行了仿真的模擬，得到了不同物性參數(shù)材料的熱鍛模連續(xù)工作的應(yīng)力場和溫度場。文中定義熱鍛模連續(xù)工作到熱平衡狀態(tài)的溫度場為連續(xù)工作的溫度場。熱平衡狀態(tài)下的應(yīng)力場為連

3、續(xù)工作的應(yīng)力場。 分析對比不同物性參數(shù)的材料，輪轂熱鍛模連續(xù)工作的溫度場以及應(yīng)力場的模擬結(jié)果驗(yàn)證了；彈性模量和線膨脹系數(shù)變化曲線的整體上移對鍛模綜合應(yīng)力的影響表現(xiàn)在使鍛模的幾何量(如體積和尺寸)發(fā)生變化，從而影響作用在鍛模上的綜合應(yīng)力。導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容變化曲線的整體上移對鍛模綜合應(yīng)力的影響表現(xiàn)在模鍛的熱量交換過程中使鍛模內(nèi)部溫度梯度發(fā)生變化，使得不同物性材料表現(xiàn)出不同的溫度場進(jìn)而影響作用在鍛模上的綜合應(yīng)力。 本文通過大量