本文關(guān)鍵詞：面向球墨鑄鐵模具三維型面的等離子束表面合金化工藝及耐磨性研究

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【摘要】：在汽車輕量化需求的驅(qū)動(dòng)下,高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼在汽車中的應(yīng)用越來(lái)越廣。高強(qiáng)鋼與超高強(qiáng)鋼一般采用熱沖壓技術(shù)進(jìn)行成形。與傳統(tǒng)沖壓模具相比,熱沖壓模具不僅要求模具材料具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性,還要求較好的傳熱性能。球墨鑄鐵不但具有優(yōu)異的鑄造性能、良好的減震性、機(jī)械加工性能、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn),而且熱導(dǎo)率高于各種合金模具鋼,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車模具的制造。利用球墨鑄鐵制造熱沖壓模具不但能夠降低模具制造成本,縮短制造周期,而且可以獲得更加優(yōu)化的冷卻方案,有效地提高熱沖壓成形的產(chǎn)品質(zhì)量。但是,球墨鑄鐵在高溫條件下的性能下降明顯,尤其是表面耐磨性能下降,嚴(yán)重影響熱沖壓模具的使用壽命。為了解決以上問(wèn)題,本文采用了面向三維模具表面的等離子束改性技術(shù),研究了通過(guò)表面合金化的方式在球墨鑄鐵表面制備含有銅顆粒強(qiáng)化層的相關(guān)工藝,并對(duì)強(qiáng)化層的耐磨性進(jìn)行了深入的研究。銅的質(zhì)地柔軟,具有優(yōu)良的減摩性能,同時(shí)銅的熱導(dǎo)率較高,通過(guò)等離子束合金化的方式將銅熔入到球墨鑄鐵的表層,不僅可以提高球墨鑄鐵的表面耐磨性,而且能夠改善強(qiáng)化層的導(dǎo)熱性能。在工藝方面,根據(jù)等離子束表面合金化技術(shù)的工藝特點(diǎn),研究了主弧電流、掃描速度等基礎(chǔ)工藝參數(shù)對(duì)合金化的影響。同時(shí),為了適應(yīng)三維等離子束表面合金化的工藝特性,本文進(jìn)一步深入探討了等離子槍距工件表面距離(槍口高度)、等離子束與工件法向的夾角(偏轉(zhuǎn)角度)、等離子束掃描軌跡的間距(掃描間距)等三維工藝參數(shù)對(duì)合金化的影響。研究表明,主弧電流和掃描速度對(duì)球墨鑄鐵表層銅的融入效果以及微觀組織的演變有著重要的影響;槍口高度、偏轉(zhuǎn)角度和掃描間距直接影響著熔池形態(tài),槍口高度為4 mm時(shí),熔池的深度和寬度達(dá)到最大值,熔池偏移量隨偏轉(zhuǎn)角度成線性變化,而且搭接的不同區(qū)域其硬度和組織存在較大差異。因此在三維等離子束表面合金化過(guò)程中需要充分考慮這些因素的影響規(guī)律,才能有效控制合金化的工藝效果。在耐磨性方面,對(duì)球墨鑄鐵試樣進(jìn)行合金化和熔凝處理,通過(guò)室溫和高溫下不同工藝參數(shù)的合金化試樣和熔凝試樣的摩擦磨損性能測(cè)試,研究了銅顆粒在室溫和高溫范圍內(nèi)對(duì)摩擦系數(shù)和摩擦性能的影響機(jī)制,同時(shí)分析主弧電流對(duì)摩擦系數(shù)和磨損形貌的影響以及載荷對(duì)摩擦系數(shù)的影響。研究表明:在室溫和高溫下,銅的熔入,使得合金化試樣的平均摩擦系數(shù)比熔凝分別低0.04和0.065,起到很好的減摩效果,摩擦表面的粗糙程度明顯降低,黏著和犁削作用減弱;主弧電流對(duì)合金化層的室溫和高溫摩擦系數(shù)的影響規(guī)律是相反的,室溫下摩擦系數(shù)隨主弧電流的增大而增大,而高溫下摩擦系數(shù)隨主弧電流的增大而較小;在不同溫度下載荷對(duì)摩擦系數(shù)的影響也不一樣,室溫下隨著載荷的增大摩擦系數(shù)減小,而高溫下載荷對(duì)摩擦系數(shù)的影響不大。
【關(guān)鍵詞】：球墨鑄鐵 熱沖壓模具 三維等離子束表面合金化 熔池形態(tài) 摩擦系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U468.2;TG385
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 選題背景和意義10-14
• 1.2 等離子束表面合金化的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3 三維等離子束表面合金化技術(shù)及工藝難點(diǎn)19-21
• 1.4 研究目的21-24
• 1.5 研究?jī)?nèi)容24-25
• 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料及實(shí)驗(yàn)分析方法25-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.2 試驗(yàn)材料26-27
• 2.3 工藝實(shí)驗(yàn)27-32
• 2.4 摩擦磨損試驗(yàn)32-34
• 3 三維等離子束表面合金化工藝研究34-49
• 3.1 等離子基礎(chǔ)工藝對(duì)合金化的影響34-40
• 3.2 等離子槍距工件表面距離對(duì)合金化的影響40-43
• 3.3 等離子束與工件表面的垂直度對(duì)合金化的影響43-44
• 3.4 等離子束掃描軌跡的間距對(duì)合金化的影響44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 4 三維等離子束合金化試樣耐磨性研究49-60
• 4.1 室溫摩擦磨損性能分析49-54
• 4.2 高溫摩擦磨損性能分析54-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 5 結(jié)論與展望60-63
• 5.1 結(jié)論60-62
• 5.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-71
• 附錄 1 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄71

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1 游建雄;;等離子束表面冶金技術(shù)的探討[J];黑龍江科技信息;2013年13期

2 王克鴻;張春陽(yáng);朱平;顧民樂(lè);;鍍鉻層等離子束流界面強(qiáng)化工藝[J];焊接學(xué)報(bào);2005年10期

3 王明清;李惠琪;李敏;李惠東;于洪愛(ài);;等離子束表面冶金多道搭接層的組織與性能[J];金屬熱處理;2006年09期

4 江河;鞏固;;400千瓦等離子束熔煉爐[J];稀有金屬合金加工;1981年04期

5 李增揆;;等離子束爐熔煉殘鈦屑的工藝研究[J];稀有金屬合金加工;1981年04期

6 林化春,田福祥,姜培剛,趙程;等離子束熱處理及存在問(wèn)題[J];機(jī)械工程材料;1997年03期

7 李銀俊,尹華躍,張文靜;小孔徑氣缸套等離子束淬火專用發(fā)生器的研制和應(yīng)用[J];新技術(shù)新工藝;2005年03期

8 孫玉宗;李惠琪;于洪愛(ài);李惠東;李敏;;等離子束表面冶金中熔體的流動(dòng)特征及影響[J];新技術(shù)新工藝;2007年01期

9 黃齊文;胡樹(shù)兵;王愛(ài)華;;等離子束表面強(qiáng)化技術(shù)的研究進(jìn)展[J];金屬熱處理;2011年08期

10 崔洪芝,尹華躍;等離子束硬化處理氣缸套內(nèi)壁的應(yīng)用研究[J];中國(guó)表面工程;1999年04期

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1 張麗民;孫冬柏;俞宏英;樊自拴;孟惠民;李惠琪;;等離子束表面冶金技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例[A];第六屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨首屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2006年

2 張麗民;孫冬柏;俞宏英;樊自拴;孟惠民;李惠琪;;等離子束表面冶金技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例[A];第六屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

3 李惠琪;孫玉宗;李惠東;李敏;姬強(qiáng);張啟明;;金屬材料表面等離子束熔覆涂層技術(shù)研究[A];首屆中國(guó)熱處理活動(dòng)周論文集[C];2002年

4 朱偉濤;張哲瑩;;關(guān)于冰箱抗菌問(wèn)題的再討論——冰箱搭載等離子裝置除臭殺菌功能的原理及意義[A];2001年全國(guó)空調(diào)器、電冰箱（柜）及壓縮機(jī)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2001年

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1 ;真空等離子束熔覆強(qiáng)化新技術(shù)[N];今日信息報(bào);2003年

2 曹文英;真空等離子束熔覆強(qiáng)化新技術(shù)[N];中國(guó)建材報(bào);2003年

3 曹文英;泰安科大金納公司推出真空等離子束熔覆強(qiáng)化新技術(shù)[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

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2 繆亞鋒;面向球墨鑄鐵模具三維型面的等離子束表面合金化工藝及耐磨性研究[D];華中科技大學(xué);2015年

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8 張麗民;等離子束表面冶金Fe基涂層的研究[D];山東科技大學(xué);2005年

9 劉邦武;等離子束表面冶金耐磨鎬型截齒的研究[D];山東科技大學(xué);2005年

10 于盛旺;等離子束表面冶金層的耐空蝕性能研究[D];山東科技大學(xué);2008年

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