曲軸熱鍛模具模膛表層硬度變化趨勢研究.pdf

1、據(jù)統(tǒng)計,約70％的熱鍛模具由于磨損而導致失效。近年來,針對熱鍛模具高溫磨損的研究逐漸成為一大熱點。硬度作為影響磨損的一個重要變量,受到越來越多的關注。隨著模具服役次數(shù)的增加,受熱負荷影響模具表層發(fā)生一定的熱軟化,導致材料硬度出現(xiàn)下降。受鍛造溫度、材料成分、熱處理工藝及鍛造工藝等因素的影響,導致其表層硬度變化非常復雜。本研究分為五個部分：
　　第一部分介紹了國內(nèi)模具發(fā)展現(xiàn)狀,指出在材料利用率、能耗、模具壽命方面同國外相比還較低。其次

2、,分析了國內(nèi)外在熱鍛模具高溫磨損、熱鍛模具硬度研究方面取得的進展。然后,介紹了本文的研究內(nèi)容及目的。
　　第二部分介紹了熱鍛模具的溫度場、應力場理論,指出型腔表面和近表層所受熱負荷主要來源于熱傳導和摩擦熱效應,并出現(xiàn)了熱疲勞、相變、回火反應和塑性變形等失效形式。其次介紹了鍛模表層所受的熱負荷與機械負荷、鍛模材料的高溫性能(熱穩(wěn)定性、高溫硬度、高溫摩擦、等效回火效應)。最后,針對有限元剛塑性/彈塑性理論及數(shù)值模擬軟件DEFORM-3

3、D作了具體介紹。
　　第三部分根據(jù)曲軸終鍛下模的實際服役狀況構(gòu)建了其有限元模型,重點分析了連續(xù)鍛造過程中的溫度場、應力場變化情況并得出以下結(jié)論：鍛模型腔表面最高溫度集中在筋板及小頭端,最低溫度位于型腔底部,表層溫度波動區(qū)范圍為7—10mm；連續(xù)鍛造過程中,表層區(qū)域的溫度場變化類似于正弦波;經(jīng)過一定鍛造次數(shù)后,模具進入穩(wěn)定工作階段。筋板及小頭端的表面等效回火溫度分別為453℃,490℃；分析了筋板及小頭端的金屬流動及受力情況,在鍛造

4、結(jié)束階段所受等效應力分別達到300MPa、410MPa。
　　第四部詳細介紹了模具表層堆焊材料,研究表明其在高溫下具有良好的力學性能。根據(jù)模具實際工作條件,在500℃條件下運用井式加熱爐完成了不同回火時間下的回火實驗。其次,針對回火試樣硬度及顯微組織變化做了具體分析。最后,分析了失效模具筋板部位硬度、拉伸性能、表面形貌以及元素含量的變化。
　　第五部分依據(jù)回火參數(shù)與硬度預測模型構(gòu)建了曲軸終鍛下模筋板表面的硬度變化公式。其次,