【摘要】：三輥行星軋制工藝已廣泛應用于有色金屬管材的加工,但是在軋輥工作中表面經(jīng)常會產(chǎn)生裂紋、凹坑、材料粘附等缺陷,嚴重影響軋件質(zhì)量和軋輥使用壽命,降低生產(chǎn)效率。因此,對三輥行星軋制中工件和模具的摩擦磨損行為進行深入研究極為重要。本文主要研究內(nèi)容和結果如下:(1)結合現(xiàn)場實際,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,實現(xiàn)了管坯從送進到穩(wěn)定軋出過程的模擬,并獲得了軋制過程中軋件的等效應力、等效塑性應變、變形方式、溫度場分布、軋輥受力情況及接觸點相對速度等,結合以上計算結果設計環(huán)塊磨損實驗。(2)環(huán)塊磨損實驗采用GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼作為與H70銅合金對磨的材料,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理以及摩擦界面溫度對磨損行為的影響。本文設計了利用液氮冷卻的環(huán)塊磨損實驗,其中考慮到液氮可以改變摩擦界面的溫度同時避免了水或其他介質(zhì)的潤滑的作用。通過分析實驗中材料的溫度、磨損量、磨損形貌、亞表層結構等,闡明了 GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼與H70銅合金對磨后的磨損機理,為實際生產(chǎn)中減少磨損、改進軋輥材料提供參考。(3)建立了環(huán)塊磨損實驗的有限元模型,通過調(diào)整環(huán)境換熱系數(shù)(HTC)值,改變界面?zhèn)鳠崆闆r,分別計算GH4169高溫合金和3Cr2W8V模具鋼塊體材料的磨損量和溫度場�；谟嬎憬Y果,本文提出利用強塑積σUTS ×UE來定性評價不同溫度下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系。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG331
【圖文】：

１．２．１三輥行星軋制工作原理逡逑三輥行星軋機主要工作構件為錐形軋輥、旋轉(zhuǎn)主軸、芯棒及其他傳動裝置，逡逑如圖１．１所示。其工作過程可概括為：軋件管坯由軋機外送進，不需要導向裝置，逡逑通過軋輥完成減徑、減壁、表面均整等過程，達到預期尺寸后穩(wěn)定送出。軋輥的逡逑＇邐幾何形狀和位置由數(shù)學計算確定［４］，便于軋件在加工初期被咬入，減小沖擊載荷，逡逑問時對管坯的徑向產(chǎn)生適當?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)顆粒的反復切削或刮擦，可在材料表面產(chǎn)生相應的劃痕及磨逡逑屑，如圖１．２所示。磨粒磨損起源于硬質(zhì)顆粒的機械作用，與硬質(zhì)顆粒的相對硬逡逑度、大小、載荷、磨損材料等因素有關『１５１。逡逑微觀角度觀察，材料表面存在著微凸體，在一定載荷、一定相對速度下，微逡逑凸體會發(fā)生變形（彈性變形和塑性變形），變形熱會使界面溫度上升，有時可能逡逑引起材料表面局部熔化和接觸點粘著，載荷和相對速度持續(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］。材料微凸體接觸結構復雜，且逡逑摩擦過程溫度影響較大，導致材料力學性能發(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，他認為材料的磨損體積逡逑與界面相對滑動距離、所受的法向載荷成正比

【參考文獻】

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本文編號：2737829