熱鍛模的服役環(huán)境急冷急熱與壓扭載荷的雙重特點(diǎn),導(dǎo)致模具容易產(chǎn)生磨損、塑性變形、疲勞等多種形式的失效,其中磨損和熱疲勞占據(jù)70%以上的失效形式。常見的性能測(cè)試裝置,例如熱疲勞試驗(yàn)機(jī)、銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等,它們往往只具備單一測(cè)試功能,不符合熱鍛模實(shí)際工況下的復(fù)雜場(chǎng)景。運(yùn)用合適的性能測(cè)試裝置模擬熱鍛模在服役環(huán)境中的實(shí)際工況,研究不同材料表面的性能與組織變化是很有必要的。本文以扭轉(zhuǎn)壓縮試驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合摩擦磨損與熱疲勞的特性,試制備熱鍛模具扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)裝置,在此裝置中可以實(shí)現(xiàn)高溫、扭轉(zhuǎn)、高載荷的循環(huán)作用。同時(shí)制備等離子堆焊覆層,對(duì)Ni60覆層和WC增強(qiáng)鎳基覆層進(jìn)行性能檢測(cè)和物相組織分析,并將試樣加工成可以放置在裝置中運(yùn)行的模具試樣,進(jìn)行扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)以及循環(huán)扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)。主要研究成果有:（1）熱鍛模具扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)裝置由控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、扭轉(zhuǎn)壓縮系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。根據(jù)熱鍛模實(shí)際服役環(huán)境及扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)的要求,對(duì)扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、對(duì)各系統(tǒng)的功能進(jìn)行說(shuō)明。該實(shí)驗(yàn)設(shè)備的具體參數(shù)包括:壓力0¹8KN,連接桿轉(zhuǎn)速0¹61r/min,加熱爐溫度0... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

等離子堆焊設(shè)備斷面圖

7實(shí)的反映其對(duì)熱疲勞壽命的影響[38]。趙曉蒙在旋彎疲勞試驗(yàn)機(jī)上裝置了加熱冷卻設(shè)備，疊加交變熱載荷的作用，對(duì)金屬材料進(jìn)行了旋彎—熱疲勞的復(fù)合試驗(yàn)測(cè)試了有關(guān)的性能，并進(jìn)行了分析研究[39]。段以衡研制了金屬板材熱疲勞試驗(yàn)機(jī)，不僅可以對(duì)原材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，亦可對(duì)渦輪葉片、火焰筒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[40]。康進(jìn)武等在2012年研制了一種熱疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)，用于模擬壓鑄模具受熱和冷卻的過(guò)程[41]。圖1-3為熱疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該實(shí)驗(yàn)機(jī)主要由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、脫模散熱系統(tǒng)5個(gè)部分構(gòu)成，主要用于測(cè)量高溫冷卻循環(huán)下對(duì)試樣的溫度、裂紋及壽命的影響，同時(shí)可以獲得應(yīng)力變化曲線和基于溫差的模具熱疲勞壽命曲線。圖1-3熱疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1-3Structurediagramofexperimentalthermalfatiguemachine1.4.2摩擦磨損測(cè)試裝置據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家的能源約是30%消耗在摩擦磨損上[42]。中國(guó)每年由于摩擦磨損造成的損失約為600億元。對(duì)摩擦磨損機(jī)理和現(xiàn)象的分析從而研制測(cè)試摩擦磨損現(xiàn)象的裝置是有重大意義的。國(guó)產(chǎn)的MHK-500型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理如圖1-4所示，其原理是通過(guò)測(cè)量被動(dòng)試樣矩形塊上出現(xiàn)的條形墨痕寬度，評(píng)定潤(rùn)滑劑或矩形試樣材料的摩擦磨損性能[43]。主要技術(shù)參數(shù)包括：最大載荷為5000N，無(wú)負(fù)荷時(shí)主軸轉(zhuǎn)速為0~2000r/min，有負(fù)荷時(shí)主軸轉(zhuǎn)速為100~1500r/min；符合杠桿比為10：1；環(huán)境控制溫度為70±2℃；加載速度為9~13.6N/s，上試樣厚度為10mm，外徑50mm，內(nèi)徑40mm；下試樣尺寸為20mm×10mm×10mm。

8圖1-4環(huán)塊型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)示意圖1—軸套；2—環(huán)塊；3—測(cè)力橫桿；4—加載桿Fig.1-4DiagramofRing-BlockFrictionandWearTestingMachine1-axlesleeve;2-ringblock;3-forcetransversebar;4-loadbar在2000年和2003年Sato和Skare通過(guò)U形件拉伸彎曲實(shí)驗(yàn)探究過(guò)摩擦磨損行為[44]，U形件拉伸彎曲實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1-5。圖1-5U形件拉伸彎曲試驗(yàn)Fig.1-5ThestretchbendingtestofU-shapepart目前在試驗(yàn)設(shè)備中，常常采用扭轉(zhuǎn)壓縮實(shí)驗(yàn)TCT方法（twistcompressiontest）模擬熱鍛模具的摩擦磨損過(guò)程，Hyunok[45]曾使用TCT實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，該方法原理圖如圖1-6，對(duì)圓環(huán)狀的模具試樣施加扭矩，在其上方施加壓力。平面上固定的為板狀工件試樣，與模具試樣接觸對(duì)磨的面積為圓環(huán)形。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，圓環(huán)狀的模具試樣與下方的工件試樣產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，產(chǎn)生摩擦。公式（1-1）為摩擦系數(shù)的表達(dá)式。μ=（1-1）其中，μ—摩擦系數(shù)，T—模具試樣傳遞給工件試樣的扭矩，r—試樣的平均半徑，P—壓力，A—接觸面積。

【參考文獻(xiàn)】：
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