發(fā)布時間：2017-08-27 23:17

  本文關鍵詞：粉末熱鍛模具磨損特性與機理的仿真及實驗研究

  更多相關文章： 粉末冶金 熱鍛模具 磨損特性 磨損機理 有限元模擬

【摘要】：粉末冶金是一種少、無切削的制造工藝,具有節(jié)約原材料、節(jié)省工時、節(jié)約能源等特點,經濟效益突出。粉末熱鍛(P/F)是指將燒結的預成型坯經加熱后在閉式模中鍛造成零件的工藝,是一種少無切削的近凈成形加工工藝。粉末熱鍛工藝過程復雜,模具的磨損形式是粉末多孔燒結材料與致密的模具鋼材料之間的磨損,是一個熱(溫度)—力(摩擦力)—化學介質(潤滑劑)等多因素相互耦合作用下的非線性動力學問題,導致了模具壽命偏短、生產成本過高。因而研究粉末熱鍛過程中模具的磨損特性以及探究模具的磨損機理,對于找到延緩模具磨損的方法具有重要的意義。 文章選用H13鋼作為模具用鋼,通過優(yōu)化熱處理工藝、設計和制造模具、搭建實驗裝置,進行粉末熱鍛實驗,實驗結果表明：模具磨損量大小均是隨著鍛造密度的增加而增加,模具沿軸向上磨損不均勻,靠近上端的磨損量最大。對實驗模具解剖后的微觀分析得出：粉末熱鍛模具的磨損過程一個包含典型磨粒磨損在內的氧化和剝落交替進行的動態(tài)平衡過程。 有限元模擬是當前工程技術領域較為常用的數值分析方法,本文建立粉末熱鍛有限元模型,借助DEFORM-3D有限元軟件對粉末熱鍛工藝過程進行了數值模擬,反推求出廣義Archard磨損理論中針對粉末熱鍛的磨損系數k,其大小為1.272e-6。在此基礎上進行模具的仿真分析,仿真結果表明：模具的磨損量大小隨著鍛造密度的增加而增加,鍛件相對密度在92%以上時模具越靠近上端磨損越為嚴重。 本文最后基于修正的廣義Archard磨損理論,選取鍛造方式、鍛造溫度以及鍛造速度三個參數對模具磨損量進行仿真優(yōu)化,優(yōu)化結果表明：最佳的鍛造方式為坯料與芯棒和陰模的兩側均留有流動間隙,采取兩側流動致密的方式進行鍛造,最佳鍛造溫度范圍為1050～1100℃,最佳鍛造速度范圍為200～300mm/s。通過鍛造方式和鍛造工藝的優(yōu)化有效地減緩了模具的磨損,提高了粉末熱鍛模具的壽命,這對于粉末熱鍛工藝技術的改進具有重要的借鑒價值。
【關鍵詞】：粉末冶金 熱鍛模具 磨損特性 磨損機理 有限元模擬
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG315.2
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 目錄10-12
• 插圖清單12-14
• 表格清單14-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 粉末鍛造工藝概況15-17
• 1.1.1 粉末冶金工藝15
• 1.1.2 粉末鍛造的原理15-16
• 1.1.3 粉末鍛造工藝分類16-17
• 1.2 粉末鍛造技術的發(fā)展現狀17-19
• 1.2.1 國外粉末鍛造技術的發(fā)展現狀17-18
• 1.2.2 我國粉末鍛造技術的發(fā)展現狀18-19
• 1.3 鍛造模具磨損特性的研究進展19-21
• 1.3.1 鍛造模具的磨損失效19-20
• 1.3.2 鍛造模具磨損的國內外研究進展20-21
• 1.4 閉式模鍛工藝過程的數值模擬方法簡介21-23
• 1.4.1 DEFORM-3D有限元軟件簡介21-22
• 1.4.2 熱力耦合模型概述22-23
• 1.5 本文研究的目的、意義與主要內容23-25
• 第二章 粉末熱鍛模具磨損特性的實驗研究與機理分析25-38
• 2.1 實驗方案的選擇與依據25-30
• 2.1.1 熱鍛模具設計25-26
• 2.1.2 模具鋼熱處理工藝的優(yōu)化26-28
• 2.1.3 預鍛坯的制取28-29
• 2.1.4 熱鍛工藝參數的選擇29-30
• 2.2 模具磨損特性的實驗研究與機理分析30-37
• 2.2.1 磨損特性隨鍛造密度的變化規(guī)律30-34
• 2.2.2 磨損特性沿軸向的變化規(guī)律34-37
• 2.3 本章小結37-38
• 第三章 ：粉末熱鍛工藝過程及模具磨損特性的數值模擬38-52
• 3.1 模型的建立與模擬參數的設置38-41
• 3.1.1 有限元模型的建立38-39
• 3.1.2 鐵基粉末燒結材料本構方程的求解與導入39-40
• 3.1.3 模擬參數的設置40-41
• 3.2 鍛件成形過程的數值模擬41-44
• 3.2.1 熱輻射與熱傳遞過程的溫度場模擬41-42
• 3.2.2 不同壓下量下鍛件密度的均勻性42-44
• 3.3 模具應力與磨損特性的數值模擬44-49
• 3.3.1 模具等效應力的數值模擬44-46
• 3.3.2 針對粉末熱鍛的模具磨損系數修正46-47
• 3.3.3 模具磨損特性的數值模擬47-49
• 3.4 修正的Archard磨損理論可行性驗證49-50
• 3.5 本章小結50-52
• 第四章 基于修正的Archard磨損理論的粉末熱鍛模具壽命優(yōu)化52-73
• 4.1 預鍛坯與模具間隙量的優(yōu)化52-58
• 4.1.1 間隙方式的選取52-53
• 4.1.2 不同間隙方式下鍛件密度均勻性53-55
• 4.1.3 不同間隙方式下模具應力分布55-56
• 4.1.4 不同間隙方式下模具磨損分布56-58
• 4.2 鍛造溫度的優(yōu)化58-65
• 4.2.1 鍛造溫度的選取58-59
• 4.2.2 不同鍛造溫度下鍛件密度均勻性59-60
• 4.2.3 不同鍛造溫度下模具應力分布60-62
• 4.2.4 不同鍛造溫度下模具磨損分布62-65
• 4.3 鍛造速度的優(yōu)化65-71
• 4.3.1 鍛造速度的選取65
• 4.3.2 不同鍛造速度下鍛件密度均勻性65-67
• 4.3.3 不同鍛造速度下模具應力分布67-69
• 4.3.4 不同鍛造速度下模具磨損分布69-71
• 4.4 本章小結71-73
• 第五章 結論與展望73-75
• 參考文獻75-78
• 攻讀碩士學位期間學術成果78

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：746316