發(fā)布時(shí)間：2021-11-12 15:00

　　隨著我國(guó)工業(yè)水平的快速發(fā)展和變化,具有熱穩(wěn)定性高,價(jià)格便宜的4Cr2MoVNi的模具鋼在大型熱鍛模具上得到了廣泛的應(yīng)用。但是在惡劣的工作環(huán)境中經(jīng)過(guò)鍛壓機(jī)的擠壓、坯料的沖刷磨損以及模具表面的冷熱循環(huán)使得局部模具表面出現(xiàn)疲勞裂紋和嚴(yán)重磨損的現(xiàn)象,導(dǎo)致模具的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壽命。因此在加工制造行業(yè)中,對(duì)大型鍛造模具表面進(jìn)行分區(qū)域強(qiáng)化,增強(qiáng)模具的表面抗疲勞磨損性能,提升模具的精度和延長(zhǎng)使用壽命具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和重要的實(shí)際意義。經(jīng)實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)車間為提升模具表面耐磨性通常對(duì)模具進(jìn)行整體強(qiáng)化處理。但是針對(duì)大型鍛造模具而言整體強(qiáng)化處理存在明顯的局限性:首先模具經(jīng)過(guò)整體強(qiáng)化后并不能解決模具局部表面磨損嚴(yán)重的問(wèn)題;其次刻意增加強(qiáng)化時(shí)間,增加強(qiáng)化層厚度會(huì)浪費(fèi)加工資源,增加生產(chǎn)成本;最后模具表面整體硬度增加使其在循環(huán)應(yīng)力的作用下加劇生成機(jī)械裂紋,導(dǎo)致模具報(bào)廢。根據(jù)耦合仿生學(xué)理論得出生物在千百年的進(jìn)化過(guò)程中會(huì)形成軟硬相間的非光滑結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗生存環(huán)境所帶來(lái)的摩擦接觸。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合耦合仿生理論,利用激光熔凝加工技術(shù)首次在大型鍛造模具表面制備出不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的耦合仿生單元體,分區(qū)域提高模具... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

磨損過(guò)程

第1章緒論11學(xué)習(xí)，從而將仿生學(xué)引領(lǐng)向更深更廣的層面發(fā)展。在面臨工程需求所提出的各種問(wèn)題，工程仿生學(xué)也通過(guò)學(xué)習(xí)和模擬生物不同結(jié)構(gòu)，材料和形態(tài)之間的關(guān)系，從而轉(zhuǎn)變成將多種耦合機(jī)制共同協(xié)作，具有仿生耦合機(jī)制的多元仿生而逐漸演化成仿生耦合[67，68]。如圖1.2所示，模擬疏水荷葉制備涂層，用于增強(qiáng)鋼、鎂和鋁的耐腐蝕性[69]。植物葉片和蜻蜓翅膀具有較強(qiáng)的抗疲勞開裂能力，受此啟發(fā)，利用激光仿生耦合技術(shù)在模具的工作表面制備了不同形狀和密度的仿生結(jié)構(gòu)模型，以提高其耐磨性。激光仿生耦合技術(shù)是高功率密度激光在極短時(shí)間內(nèi)與金屬相互作用的加工方法。在激光加工系統(tǒng)的數(shù)控控制下，在基體表面指定位置形成一層熔融層，與基體金屬形成良好的冶金結(jié)合，相互稀釋程度很校然后，在液態(tài)金屬基體的吸熱和透射作用下，模具表面金屬與基體材料發(fā)生完全不同的快速凝固過(guò)程，可以保持熔融層獨(dú)特的性能。這可以完全改變材料的表面特性，使其具有極高的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性等。目前，這種方法可以修復(fù)材料表面的孔洞和裂紋，恢復(fù)磨損零件的幾何形狀和性能。因此，利用激光仿生耦合技術(shù)在樣品表面制作具有仿生耦合結(jié)構(gòu)的模型來(lái)提高樣品的實(shí)際性能是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)。圖1.2荷葉及其顯微結(jié)構(gòu)Fig.1.2Lotusleafanditsmicrostructure

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文16的加工方法。我們將熔凝后的組織稱作單元體，并且與基體構(gòu)成軟硬相間的仿生耦合結(jié)構(gòu)，使得材料表面的抗疲勞磨損性能得到良好的改善。激光加工原理及單元體示意圖如圖2.1所示。圖2.1激光加工原理及仿生耦合單元體示意圖Fig.2.1Principleoflasermachiningandschematicdiagramofcouplingbionicunit我們?cè)阱懺焐a(chǎn)車間調(diào)研發(fā)現(xiàn)，尺寸為2010×655×324mm3的大型貨車前軸模具在生產(chǎn)的工程中存在不同工作表面磨損程度不同的問(wèn)題。如圖2.2所示，模具邊緣圓角處的磨損量巨大，形成明顯斜坡；另外邊緣凸臺(tái)的磨損量明顯小于中間凸臺(tái)的磨損量。因此模具局部疲勞磨損嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致精度降低，明顯降低模具使用壽命。所以本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合大型貨車前軸模具的磨損特點(diǎn)，受到蜻蜓翅膀和樹葉的耐疲勞磨損性能的啟發(fā)在模具表面制備條紋狀，網(wǎng)格狀和密排狀仿生耦合單元體。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3491151