【摘要】：壓鑄模具的使用壽命是壓鑄成本的重要組成部分。熱疲勞失效是影響壓鑄模壽命的主要因素。壓鑄模型腔表面所受熱負荷主要來源于壓鑄時壓鑄件的熱傳導(dǎo)及脫模劑的冷卻作用,模具表面層溫度隨壓鑄周期的進行呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化,周期性的溫度變化則會導(dǎo)致周期性的熱應(yīng)力產(chǎn)生,當(dāng)所受熱應(yīng)力超過材料的屈服強度時模具產(chǎn)生塑性變形,再經(jīng)過足夠多的循環(huán)周期后,裂紋萌生,最終導(dǎo)致疲勞失效。因此,研究模具表面層溫度場、熱應(yīng)力場、熱疲勞壽命、熱疲勞區(qū)深度對摸清模具的失效機理有著重要意義。本文首先概述了壓鑄的特點及工藝參數(shù)的選擇;介紹了國內(nèi)外對模具失效機理的研究現(xiàn)狀。發(fā)現(xiàn)溫度梯度是導(dǎo)致熱疲勞產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。利用非穩(wěn)態(tài)傳熱理論,建立一維半無限大物體的表面接觸傳熱模型,進而構(gòu)建出多次連續(xù)壓鑄時壓鑄模型腔表面的溫度場模型。以鋅合金、鋁合金、銅合金為例,繪制出溫度變化曲線。根據(jù)熱彈塑性理論,建立符合壓鑄模熱應(yīng)力變化規(guī)律的薄板模型。結(jié)合溫度場模型,進而構(gòu)建出連續(xù)壓鑄時模具型腔表面的熱應(yīng)力場模型。繪制出三種不同合金壓鑄時熱應(yīng)力變化曲線。通過對熱疲勞產(chǎn)生機理的研究,得到熱疲勞壽命計算公式,并給出熱疲勞區(qū)深度的計算方法。結(jié)果表明:銅合金壓鑄時模具表面層熱疲勞區(qū)深度為3mm。最后利用金屬型模具對鋅合金、鋁合金、銅合金進行澆注試驗,分別測量出距離模具表面0.2、1.5、3.0和5.0mm處的溫度變化曲線。與溫度場理論模型相對比,驗證了溫度場模型的正確性。
[Abstract]:The service life of die-casting die is an important part of die-casting cost. Thermal fatigue failure is the main factor affecting die casting die life. The heat load on the surface of the die casting die is mainly from the heat conduction of the die casting and the cooling of the release agent. The temperature of the surface layer of the die casting varies regularly with the period of the die casting. The periodic temperature change will lead to periodic thermal stress. When the thermal stress exceeds the yield strength of the material, the mold will produce plastic deformation, and then after enough cycle period, the crack will initiate and eventually lead to fatigue failure. Therefore, it is of great significance to study the surface temperature field, thermal stress field, thermal fatigue life and depth of thermal fatigue zone in order to find out the failure mechanism of die. In this paper, the characteristics of die casting and the selection of process parameters are summarized, and the research status of die failure mechanism at home and abroad is introduced. It is found that temperature gradient is the key factor leading to thermal fatigue. Based on the theory of unsteady heat transfer, the surface contact heat transfer model of one-dimensional semi-infinite body is established, and the temperature field model of the cavity surface of die casting is constructed. Taking zinc alloy, aluminum alloy and copper alloy as examples, the curve of temperature change is drawn. According to the thermoelastic-plastic theory, a thin plate model is established, which accords with the changing law of thermal stress of die casting die. Combined with the temperature field model, the thermal stress field model of die cavity surface during continuous die casting is constructed. The curves of thermal stress change during die casting of three different alloys were plotted. Based on the study of thermal fatigue generation mechanism, the formula for calculating thermal fatigue life is obtained, and the method for calculating the depth of thermal fatigue zone is given. The results show that the depth of thermal fatigue zone on the surface of the die is 3 mm during die casting of copper alloy. Finally, the casting test of zinc alloy, aluminum alloy and copper alloy was carried out by using metal mould, and the temperature change curves were measured at the distance of 0.2 ~ 1.5N ~ 3.0 and 5.0mm from the surface of the die respectively. Compared with the theoretical model of temperature field, the correctness of the model is verified.
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG241

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊波;;壓鑄模專利文獻的競爭情報價值研究——我國金屬壓鑄模專利分析[J];情報探索;2010年05期

2 ;我國中高檔壓鑄模的發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)突破重點[J];模具工業(yè);2012年10期

3 周忠滬;鋁壓鑄模用新材料[J];模具通訊;1982年01期

4 孫思鴻;;壓鑄模的活門式退料機構(gòu)[J];新技術(shù)新工藝;1982年04期

5 張克惠;楔形壓鑄模分析[J];工程塑料應(yīng)用;1985年03期

6 王潔民;影響壓鑄模壽命的材料因素[J];模具工業(yè);1987年02期

7 尤顯卿;鋁壓鑄模的熱疲勞失效及對策[J];模具工業(yè);1991年01期

8 謝燮揆;;壓鑄模的電輻射處理[J];機械制造;1991年08期

9 邢俊德;國外壓鑄模材料的最新進展[J];機械工程材料;1992年02期

10 王文華;;轉(zhuǎn)子壓鑄模的一種簡易結(jié)構(gòu)[J];模具技術(shù);1993年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 岳崇煥;;壓鑄模應(yīng)用4CY5M_0 V_1 Si材料的體會[A];中國電子學(xué)會北京熱處理學(xué)組模具新材料應(yīng)用推廣研討會論文集[C];1992年

2 董應(yīng)明;;淺談如何提高壓鑄模壽命[A];2009重慶市鑄造年會論文集[C];2009年

3 祁向東;張名濤;胡正平;張建基;鄭黎峰;;大型壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計改進淺談[A];2014(第24屆)重慶市鑄造年會論文集[C];2014年

4 李開章;;壓鑄模的失效及其預(yù)防[A];第四屆金屬材料及熱處理年會論文集（下）[C];1991年

5 周凌;;轉(zhuǎn)子壓鑄模結(jié)構(gòu)改進[A];天津市電視技術(shù)研究會2013年年會論文集[C];2013年

6 肖方棟;;陶瓷熱壓鑄模的澆鑄口[A];工模具設(shè)計與制造資料匯編[C];1980年

7 俞寶善;;鋁合金壓鑄模材料及其熱處理[A];第四屆金屬材料及熱處理年會論文集（上）[C];1991年

8 熊孝國;;壓鑄模熱平衡的建立[A];2012(第22屆)重慶市鑄造年會論文集[C];2012年

9 崔偉;萬均;冉燕;;壓鑄模的快速換模運用與研究[A];2011重慶市鑄造年會論文集[C];2011年

10 黃松柏;;熱壓鑄模放尺公式的探討[A];工模具設(shè)計與制造資料匯編[C];1980年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 特約記者 俞任南;全國首家壓鑄模工程技術(shù)中心建立[N];中國經(jīng)濟時報;2000年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 馬文超;壓鑄模數(shù)學(xué)模型及測溫試驗研究[D];武漢科技大學(xué);2016年

2 侯曉霞;提高壓鑄模用鋼H13使用壽命的研究[D];山東大學(xué);2005年

3 董軍剛;大型復(fù)雜壓鑄模模溫控制關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)[D];華中科技大學(xué);2010年

，

本文編號：2230762