鑄鋼基體夾心層梯度堆焊制備鍛模方法基礎(chǔ)及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著航空航天、大型船舶等國家重型裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，大型鍛模的需求日益增加，世界上最大的模鍛液壓機(jī)(8萬噸壓機(jī))已投產(chǎn)使用，其所用的鍛模單塊重20~40噸。對(duì)于此類大型鍛模，型腔區(qū)域在服役過程中由于受到高應(yīng)力、高溫度（局部溫度高達(dá)550~600℃）的作用，極易產(chǎn)生塑性變形。而非工作區(qū)域如燕尾、鍛模底部等由于受到的應(yīng)力、溫度較小，工作環(huán)境并不惡劣，該區(qū)域極難產(chǎn)生失效。若采用傳統(tǒng)以均質(zhì)5CrNiMo或H13鍛鋼制備鍛模，由于型腔部位工況惡

2、劣過早失效，非型腔部位依然完好，從而導(dǎo)致整塊鍛模報(bào)廢，極大的浪費(fèi)了模具鋼材料。堆焊修復(fù)技術(shù)雖在一定程度上延長其服役壽命，但并未能從根本上解決大型鍛模成本高、壽命低的缺點(diǎn)。采用一種鑄鋼基體“夾心層”梯度制備大型鍛模的新方法，即鍛?；w采用鑄鋼材料澆注成形，在型腔表面依次堆焊夾心層、過渡層、耐磨層。采用該方法從根本上改變了傳統(tǒng)鍛模的制備方法，相對(duì)于傳統(tǒng)鍛模，該方法節(jié)省了自由鍛、粗加工、鍛后熱處理等工序，提高鍛模型腔表面耐高溫、耐磨、耐熱性能

3、，且鑄鋼基體材料可重復(fù)使用，大幅度降低鍛模制造成本，提高模具壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景和重大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　本文通過實(shí)驗(yàn)研究分析了鑄鋼基體、梯度堆焊層的力學(xué)性能與微觀組織，優(yōu)選了JXZG3作為鑄鋼基體材料、JX09焊材作為夾心層材料、JX20作為過渡層焊材、JX22作為耐磨層焊材。在鑄鋼基體梯度堆焊結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了從基體到耐磨層的含碳量、力學(xué)性能的梯度過渡，避免了因成分差異較大而引起較大的焊接質(zhì)量缺陷，有效的避免焊接梯度層的脫落和開裂

4、。運(yùn)用有限元分析軟件Deform3D對(duì)某800MN液壓機(jī)用鈦合金模鍛用鍛模的鍛造成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬，研究分析鍛模在服役過程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布，根據(jù)所選擇的鑄鋼基體和各堆焊層的力學(xué)性能，在滿足安全性能使用條件下，對(duì)鍛模進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，確定滿足鍛模服役條件下的各層材料的安全理論分界線。得到鑄鋼基體“夾心層”梯度堆焊方法制造的某鈦合金模鍛用鍛模的梯度堆焊結(jié)構(gòu)模型。利用所設(shè)計(jì)的方法指導(dǎo)制造了800MN液壓機(jī)用某型號(hào)鈦合金模鍛鑄鋼基體雙金屬梯