本文關(guān)鍵詞：楔橫軋模具摩擦磨損機理的研究

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【摘要】：楔橫軋技術(shù)具有“高效、優(yōu)質(zhì)、低載荷、低消耗”等優(yōu)點，已成為塑性成形工藝的重要加工方式之一。由于楔橫軋模具自身的特殊性和工作環(huán)境惡劣，模具表面的一些關(guān)鍵部位磨損過快，導(dǎo)致軋件成形問題及芯部疏松、孔洞等缺陷，增加了生產(chǎn)成本，，降低了產(chǎn)品質(zhì)量。因此，本文開展了楔橫軋模具的磨損機理研究。 本文首先從理論上分析了楔橫軋模具與軋件的相對運動關(guān)系，發(fā)現(xiàn)模具表面楔面交界棱線位置的接觸應(yīng)力和相對滑移距離較大；基于溫度修正的Archard磨損公式，建立了楔橫軋模具磨損的熱力耦合三維有限元模型，通過模擬發(fā)現(xiàn)模具軋制后的磨損嚴重區(qū)域位于楔面交界的棱線區(qū)域。為了驗證理論分析和模擬仿真結(jié)果的正確性，進行了楔橫軋軋制現(xiàn)場實驗，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與理論分析和有限元模擬的結(jié)果與實驗結(jié)果一致，磨損最嚴重的區(qū)域出現(xiàn)在楔入段和展寬段的交界棱線位置附近。為了進一步找出磨損嚴重的原因，分析了各種力能參數(shù)對模具交界形面附近磨損的影響，發(fā)現(xiàn)三向應(yīng)力均在軋件轉(zhuǎn)半圈區(qū)域達到應(yīng)力峰值，在峰值處徑向應(yīng)力最大。最后模擬了軋制溫度、展寬角、成形角、軋件斷面收縮率、軋輥直徑、軋輥轉(zhuǎn)速和摩擦系數(shù)7種工藝參數(shù)的變化對磨損量的影響，發(fā)現(xiàn)磨損量在1100℃時最小，溫度過高或過低都會造成磨損量上升；展寬角、成形角、斷面收縮率和摩擦系數(shù)增大會導(dǎo)致磨損量整體上升；隨著軋輥直徑的增加，磨損深度先增大后減小。 本文研究結(jié)果對保證軋件產(chǎn)品質(zhì)量、延長模具壽命具有指導(dǎo)意義，并能夠為楔橫軋模具的減摩增壽提供借鑒，進一步豐富塑性加工摩擦學(xué)理論。
【關(guān)鍵詞】：楔橫軋模具 交界形面 摩擦磨損機理 工藝參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG333;TH117.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 楔橫軋成形原理及其特點10-11
• 1.2.1 楔橫軋模具失效形式10-11
• 1.3 楔橫軋模具的磨損形式11
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4.1 楔橫軋工藝技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4.2 小結(jié)13
• 1.5 研究內(nèi)容13-15
• 1.5.1 本文主要工作13-14
• 1.5.2 論文的研究思路14-15
• 2 楔橫軋模具摩擦力、磨損成因分析15-20
• 2.1 軋輥與軋件的相對運動15-18
• 2.1.1 軋輥與軋件的圓周速度15-17
• 2.1.2 軋輥與軋件的相對滑動17-18
• 2.2 軋輥與軋件間的軋制力18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 3 楔橫軋模具的磨損有限元建模20-29
• 3.1 磨損計算方法20-21
• 3.1.1 Archard 磨損理論20-21
• 3.2 Marc 有限元仿真軟件及其磨損理論基礎(chǔ)21-24
• 3.2.1 MSC. Marc 軟件簡介22
• 3.2.2 Marc 中接觸與摩擦的處理22-23
• 3.2.3 修正的 Archard 模型23-24
• 3.3 有限元磨損模型的建立24-27
• 3.3.1 確定模具的幾何參數(shù)及加工條件24-25
• 3.3.2 Archard 磨損模型及其修正25-27
• 3.3.3 軋制工況的設(shè)定27
• 3.4 磨損模型的準確性驗證27-28
• 3.5 本章小結(jié)28-29
• 4 楔橫軋軋制過程中模具磨損實驗29-41
• 4.1 實驗方案和裝置29-34
• 4.1.1 實驗方案設(shè)計30
• 4.1.2 實驗裝置和材料30-34
• 4.2 實驗過程34-35
• 4.2.1 模具的安裝調(diào)試與坯料加工34
• 4.2.2 實驗具體操作過程34-35
• 4.3 實驗結(jié)果與討論35-38
• 4.3.1 模具磨損結(jié)果分析35-38
• 4.4 模具棱線上的溫度變化分析38-39
• 4.5 實驗中存在的部分問題及解決辦法39-40
• 4.6 本章小結(jié)40-41
• 5 楔橫軋模具磨損機理分析41-49
• 5.1 楔橫軋模具表面力學(xué)行為分析41-46
• 5.1.1 等效應(yīng)力、應(yīng)變概念的理論基礎(chǔ)41-42
• 5.1.2 模具表面等效應(yīng)力、應(yīng)變分布與磨損嚴重部位42-44
• 5.1.3 交界面棱線上的三向應(yīng)力分析44-46
• 5.2 模具棱線上的溫度變化分析46-48
• 5.3 本章小結(jié)48-49
• 6 工藝參數(shù)對磨損量影響分析49-59
• 6.1 軋制溫度49-51
• 6.2 展寬角51-52
• 6.3 成形角52-53
• 6.4 摩擦系數(shù)53-54
• 6.5 斷面收縮率54-55
• 6.6 軋輥直徑55-56
• 6.7 軋輥轉(zhuǎn)速56-57
• 6.8 小結(jié)57-59
• 7 結(jié)論與展望59-62
• 7.1 全文總結(jié)59-60
• 7.2 研究展望60-62
• 參考文獻62-65
• 在學(xué)研究成果65-66
• 致謝66

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