熱鍛模的服役環(huán)境急冷急熱與壓扭載荷的雙重特點,導致模具容易產(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。常見的性能測試裝置,例如熱疲勞試驗機、銷盤式摩擦磨損試驗機等,它們往往只具備單一測試功能,不符合熱鍛模實際工況下的復雜場景。運用合適的性能測試裝置模擬熱鍛模在服役環(huán)境中的實際工況,研究不同材料表面的性能與組織變化是很有必要的。本文以扭轉壓縮試驗為基礎,結合摩擦磨損與熱疲勞的特性,試制備熱鍛模具扭轉壓縮實驗裝置,在此裝置中可以實現(xiàn)高溫、扭轉、高載荷的循環(huán)作用。同時制備等離子堆焊覆層,對Ni60覆層和WC增強鎳基覆層進行性能檢測和物相組織分析,并將試樣加工成可以放置在裝置中運行的模具試樣,進行扭轉壓縮實驗以及循環(huán)扭轉壓縮實驗。主要研究成果有:（1）熱鍛模具扭轉壓縮實驗裝置由控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、扭轉壓縮系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。根據(jù)熱鍛模實際服役環(huán)境及扭轉壓縮實驗的要求,對扭轉壓縮實驗裝置的整體結構進行設計、對各系統(tǒng)的功能進行說明。該實驗設備的具體參數(shù)包括:壓力0¹8KN,連接桿轉速0¹61r/min,加熱爐溫度0... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

等離子堆焊設備斷面圖

7實的反映其對熱疲勞壽命的影響[38]。趙曉蒙在旋彎疲勞試驗機上裝置了加熱冷卻設備，疊加交變熱載荷的作用，對金屬材料進行了旋彎—熱疲勞的復合試驗測試了有關的性能，并進行了分析研究[39]。段以衡研制了金屬板材熱疲勞試驗機，不僅可以對原材料進行實驗，亦可對渦輪葉片、火焰筒進行實驗[40]�？颠M武等在2012年研制了一種熱疲勞實驗機，用于模擬壓鑄模具受熱和冷卻的過程[41]。圖1-3為熱疲勞實驗機結構簡圖。該實驗機主要由運動控制系統(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個部分構成，主要用于測量高溫冷卻循環(huán)下對試樣的溫度、裂紋及壽命的影響，同時可以獲得應力變化曲線和基于溫差的模具熱疲勞壽命曲線。圖1-3熱疲勞實驗機結構簡圖Fig.1-3Structurediagramofexperimentalthermalfatiguemachine1.4.2摩擦磨損測試裝置據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家的能源約是30%消耗在摩擦磨損上[42]。中國每年由于摩擦磨損造成的損失約為600億元。對摩擦磨損機理和現(xiàn)象的分析從而研制測試摩擦磨損現(xiàn)象的裝置是有重大意義的。國產(chǎn)的MHK-500型摩擦磨損試驗機，其結構原理如圖1-4所示，其原理是通過測量被動試樣矩形塊上出現(xiàn)的條形墨痕寬度，評定潤滑劑或矩形試樣材料的摩擦磨損性能[43]。主要技術參數(shù)包括：最大載荷為5000N，無負荷時主軸轉速為0~2000r/min，有負荷時主軸轉速為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)塊型摩擦磨損試驗機示意圖1—軸套；2—環(huán)塊；3—測力橫桿；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U形件拉伸彎曲實驗探究過摩擦磨損行為[44]，U形件拉伸彎曲實驗裝置示意圖如圖1-5。圖1-5U形件拉伸彎曲試驗Fig.1-5ThestretchbendingtestofU-shapepart目前在試驗設備中，常常采用扭轉壓縮實驗TCT方法（twistcompressiontest）模擬熱鍛模具的摩擦磨損過程，Hyunok[45]曾使用TCT實驗方法進行摩擦磨損實驗，該方法原理圖如圖1-6，對圓環(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，與模具試樣接觸對磨的面積為圓環(huán)形。實驗進行過程中，圓環(huán)狀的模具試樣與下方的工件試樣產(chǎn)生相對滑動，產(chǎn)生摩擦。公式（1-1）為摩擦系數(shù)的表達式。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】：
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碩士論文
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