帶PVD鍍層熱沖壓模具材料疲勞特性研究.pdf

1、熱沖壓模具作為熱沖壓生產(chǎn)中的核心部分，其過早發(fā)生的疲勞破壞嚴重制約著汽車零部件的生產(chǎn)成本，因此減少模具疲勞破壞，提高模具使用壽命是生產(chǎn)商削減生產(chǎn)成本的有效途徑。影響模具疲勞壽命的因素不僅來自在沖壓過程中的熱循環(huán)作用，而且循環(huán)應(yīng)力對其的影響作用，以及在長期循環(huán)作用下模具發(fā)生的表面氧化，這些因素的綜合作用會對模具表面產(chǎn)生不利影響，縮減模具疲勞使用壽命。因此提高模具壽命應(yīng)首先提高模具表面質(zhì)量。目前表面鍍層技術(shù)是優(yōu)化模具表面機械性能的先進技術(shù)，

2、本文針對熱沖壓模具表面的抗熱機疲勞性能進行系統(tǒng)研究，引入PVD(Physical Vapor Deposition)鍍層對常用熱沖壓模具(H13)表面進行強化，通過設(shè)計模擬沖壓過程“沖擊-滑移-保壓”試驗對比表面帶有CrN鍍層與無鍍層模具材料的耐熱-機疲勞力學(xué)性能，獲得模具材料(H13)在PVD鍍層強化下的服役性能，并進一步對比了45鋼材料在同種工況下的相應(yīng)性能，結(jié)合有限元模型，探究PVD鍍層對提高不同模具材料耐熱機疲勞性能的優(yōu)化作用，

3、上述研究，對于指導(dǎo)實際生產(chǎn)模具表面鍍層技術(shù)處理及應(yīng)用提供有效指導(dǎo)。
　　為了保證仿真以及后續(xù)分析的可靠性，本文基于典型熱機疲勞試驗進行典型模具材料關(guān)鍵服役數(shù)據(jù)和疲勞耐久基礎(chǔ)性能的探究，首先研究了熱沖壓溫度對模具壽命的影響，考慮了模具表面受力對模具表面質(zhì)量的影響、測定了鍍層表面粗糙度、鍍層厚度、鍍層硬度等鍍層相關(guān)的基礎(chǔ)參數(shù)。通過SEM及高倍光學(xué)顯微鏡對試驗后鍍層及模具材料進行顯微觀察，探究在綜合因素影響下對鍍層以及模具材料微觀特性的

4、影響。
　　其次，以Abaqus有限元分析軟件和Ncode疲勞壽命分析軟件為主要研究工具，通過Abaqus建立相應(yīng)的有限元分析模型，實現(xiàn)考慮了熱力耦合作用及鍍層模型引入的整體仿真系統(tǒng)。設(shè)計了有加熱功能的沖壓試驗裝置，從而驗證模型的受力趨勢以及溫度影響。在熱力耦合影響下的仿真受力結(jié)果與試驗采集的數(shù)據(jù)吻合良好，驗證了有限元仿真結(jié)果的合理性和有效性。
　　進一步通過Ncode疲勞壽命仿真分析軟件，將有限元分析結(jié)果進行疲勞壽命預(yù)測，