本文關(guān)鍵詞：基于激光沖擊強(qiáng)化的擠壓模具延壽方法及機(jī)理研究

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【摘要】：本文以H13熱作模具鋼和H13擠壓模具為研究對象,從激光沖擊強(qiáng)化產(chǎn)生的機(jī)理、沖擊波在材料內(nèi)部的傳播和沖擊波與材料相互作用產(chǎn)生的響應(yīng)出發(fā),結(jié)合數(shù)值分析和試驗(yàn),研究了擠壓模具延壽機(jī)理。主要研究結(jié)論如下:在其他參數(shù)不變的情況下改變沖擊次數(shù)和功率密度等參數(shù),分析了激光沖擊的加載過程和激光沖擊之后的靜態(tài)回彈過程,探索這些參數(shù)的變化對激光沖擊H13熱作模具鋼的影響規(guī)律。結(jié)果表明:激光沖擊次數(shù)越大材料表面獲得的最大殘余壓應(yīng)力越大,得到的殘余壓應(yīng)力層深度也越大,隨著次數(shù)的增大最大殘余應(yīng)力值和殘余壓應(yīng)力層深度的增幅逐漸減小,在激光沖擊3次時趨于飽和狀態(tài),最大殘余壓應(yīng)力模擬值為765MPa,殘余壓應(yīng)力層深度為0.8mm;激光沖擊強(qiáng)化H13的最佳激光功率范圍為23~36GW/cm2,且在23~36GW/cm2范圍內(nèi),隨著激光功率密度的增大材料表面最大殘余壓應(yīng)力值和殘余壓應(yīng)力層深度越大,功率密度低于23GW/cm2強(qiáng)化效果不夠充分,功率密度大于36GW/cm2,由于激光誘導(dǎo)沖擊波波峰值壓力大于2.5HEL造成表面殘余壓應(yīng)力的降低。試驗(yàn)研究了激光沖擊次數(shù)對H13材料表面形貌和粗糙度的影響,結(jié)果表明沖擊1次粗糙度值為0.14μm,2次和4次分別為0.23μm、0.35μm,沖擊3次為0.16μm,并且沖擊3次得到的表面平整度最高。通過對H13材料顯微組織的研究,發(fā)現(xiàn)隨著激光沖擊次數(shù)的增大晶粒隨之細(xì)化,且位錯密度也越高,但當(dāng)沖擊4次時組織出現(xiàn)了新的夾雜物造成了沖擊效果的降低;通過對H13材料表面及深度方向殘余應(yīng)力值的實(shí)測,結(jié)果表明沖擊3次時表面最大殘余壓應(yīng)力趨于飽和,約為750MPa,且殘余壓應(yīng)力層深度約為0.87mm,和模擬結(jié)果有較好的一致性,證明了數(shù)值分析的可靠性;通過對H13深度方向顯微硬度的測量,發(fā)現(xiàn)隨著沖擊次數(shù)的增大,材料表面顯微硬度隨之增大,且增加的幅值逐漸減小,并慢慢趨于飽和狀態(tài),結(jié)果表明激光沖擊強(qiáng)化對H13材料表層硬度的影響深度約為0.9mm。H13擠壓模具激光沖擊延壽研究結(jié)果表明:未沖擊模具在工作次數(shù)達(dá)到4000次左右要下線修模,激光沖擊后的模具在工作次數(shù)達(dá)到6175次時才需修模,激光沖強(qiáng)化后未修模前的壽命提高了約54.4%,表明了激光沖擊對模具使用壽命的提高有很好的效果。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG665;TG375.41

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本文編號：1182767