【摘要】：三輥行星軋制工藝已廣泛應(yīng)用于有色金屬管材的加工,但是在軋輥工作中表面經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生裂紋、凹坑、材料粘附等缺陷,嚴(yán)重影響軋件質(zhì)量和軋輥使用壽命,降低生產(chǎn)效率。因此,對(duì)三輥行星軋制中工件和模具的摩擦磨損行為進(jìn)行深入研究極為重要。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,建立H70黃銅管坯三輥行星軋制工藝的三維熱力耦合有限元模型,實(shí)現(xiàn)了管坯從送進(jìn)到穩(wěn)定軋出過程的模擬,并獲得了軋制過程中軋件的等效應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變、變形方式、溫度場(chǎng)分布、軋輥受力情況及接觸點(diǎn)相對(duì)速度等,結(jié)合以上計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)環(huán)塊磨損實(shí)驗(yàn)。(2)環(huán)塊磨損實(shí)驗(yàn)采用GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼作為與H70銅合金對(duì)磨的材料,研究不同的軋輥材料和不同的環(huán)境溫度條件下與軋件材料的磨損機(jī)理以及摩擦界面溫度對(duì)磨損行為的影響。本文設(shè)計(jì)了利用液氮冷卻的環(huán)塊磨損實(shí)驗(yàn),其中考慮到液氮可以改變摩擦界面的溫度同時(shí)避免了水或其他介質(zhì)的潤(rùn)滑的作用。通過分析實(shí)驗(yàn)中材料的溫度、磨損量、磨損形貌、亞表層結(jié)構(gòu)等,闡明了 GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼與H70銅合金對(duì)磨后的磨損機(jī)理,為實(shí)際生產(chǎn)中減少磨損、改進(jìn)軋輥材料提供參考。(3)建立了環(huán)塊磨損實(shí)驗(yàn)的有限元模型,通過調(diào)整環(huán)境換熱系數(shù)(HTC)值,改變界面?zhèn)鳠崆闆r,分別計(jì)算GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼塊體材料的磨損量和溫度場(chǎng)。基于計(jì)算結(jié)果,本文提出利用強(qiáng)塑積σUTS ×UE來定性評(píng)價(jià)不同溫度下GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼的磨損性能,探索軋輥材料的磨損量與材料高溫變形行為的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG331
【圖文】：

１．２．１三輥行星軋制工作原理逡逑三輥行星軋機(jī)主要工作構(gòu)件為錐形軋輥、旋轉(zhuǎn)主軸、芯棒及其他傳動(dòng)裝置，逡逑如圖１．１所示。其工作過程可概括為：軋件管坯由軋機(jī)外送進(jìn)，不需要導(dǎo)向裝置，逡逑通過軋輥完成減徑、減壁、表面均整等過程，達(dá)到預(yù)期尺寸后穩(wěn)定送出。軋輥的逡逑＇邐幾何形狀和位置由數(shù)學(xué)計(jì)算確定［４］，便于軋件在加工初期被咬入，減小沖擊載荷，逡逑問時(shí)對(duì)管坯的徑向產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲毫�，使坯料發(fā)生徑向的收縮變形。軋制過程中，逡逑１逡逑

的現(xiàn)象［１４］。硬質(zhì)顆粒主要來自粉塵、材料夾雜物等，因此普遍存在于工業(yè)生產(chǎn)中。逡逑界面接觸區(qū)內(nèi)，硬質(zhì)顆粒的反復(fù)切削或刮擦，可在材料表面產(chǎn)生相應(yīng)的劃痕及磨逡逑屑，如圖１．２所示。磨粒磨損起源于硬質(zhì)顆粒的機(jī)械作用，與硬質(zhì)顆粒的相對(duì)硬逡逑度、大小、載荷、磨損材料等因素有關(guān)『１５１。逡逑微觀角度觀察，材料表面存在著微凸體，在一定載荷、一定相對(duì)速度下，微逡逑凸體會(huì)發(fā)生變形（彈性變形和塑性變形），變形熱會(huì)使界面溫度上升，有時(shí)可能逡逑引起材料表面局部熔化和接觸點(diǎn)粘著，載荷和相對(duì)速度持續(xù)作用使界面粘著、剪逡逑切，發(fā)生材料損失或轉(zhuǎn)移的過程稱為粘著磨損［１６］。材料微凸體接觸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且逡逑摩擦過程溫度影響較大，導(dǎo)致材料力學(xué)性能發(fā)生變化，微凸體很容易焊合，粘著逡逑磨損發(fā)生突然，往往伴隨著破壞性失效行為，因此研宄粘著磨損對(duì)防止生產(chǎn)事故逡逑十分重要。１９６１年，Ａｒｃｈａｒｄ提出了經(jīng)典粘著磨損模型，他認(rèn)為材料的磨損體積逡逑與界面相對(duì)滑動(dòng)距離、所受的法向載荷成正比

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2737829