论文摘要
热锻模是锻造工业中重要的工艺装备,在工作过程中要承受周期性的热负荷和机械负荷。在我国热锻模的寿命一般为3000-5000件,是国外的1/3左右,因而提高热锻模的寿命显得尤为重要。本文以轿车前轮毂终锻模为模型,以DEFORM-2D为工具,对影响热锻模使用寿命的几个关键问题进行了研究,目的是找到提高热锻模寿命的途径。本文主要在以下几方面进行展开:1、热锻模温度场的分析及回火效应的研究。高温使得模具出现软化现象,引起模具的硬度下降。通过分析型腔表层的温度分布,得到了工作状态下热锻模型腔表层的温度变化趋势。模具温度的升高及回火系数的增大,引起模具的硬度下降,磨损情况严重。降低温度幅值和温度谐波的作用时间即降低了回火系数。减小模具的回火效应,在实际生产中就是减少留模时间。这样既可以降低型腔表面的温度幅值,又可以缩短回火时间,还可以提高生产效率,延长模具的使用寿命。2、模具的磨损分析。通过分析热锻模的磨损情况得知,模具型腔拐角的位置、曲率大的位置磨损严重。分析了模具的磨损情况与模具所受的载荷、模具的初始硬度、模具的界面压力、材料的相对流动速度的关系。在同等加工状态下,提高模具材料的硬度是提高模具寿命的有效的方法。建立了热锻模磨损的模型,并预测了热锻模的磨损寿命,模具磨损寿命的预测值和实际值相差不大。在实际生产中,工件每次取出后,对模具进行充分的冷却,以保证模具出现软化现象不严重。3、预锻件优化。预锻件形状直接限制金属的流动情况,控制着最终的变形,直接影响最终锻件的微观组织和成形件的最终形状和微观组织性能。以整个工件变形尽可能均匀为目标,进行逆向运算来优化预断件形状。通过对优化结果进行检验,可以看出优化后的模型变形更加均匀,使得终锻模的等效应力和成形所需的动力均有所减小。4、多层金属热锻模的研究。基于多层金属热锻模的设计思路,试制了等离子熔覆层的试样,并对熔覆层的成分进行XRD射线衍射分析和显微硬度检测。试验结果表明涂层可以提高硬度、强度和耐磨性。建立了多层金属热锻模的模型,并进行有限元分析。分析结果表明,多金属热锻模与均质热锻模相比能降低模具表面的温度峰值、减小模具的等效应力,对于延长模具的寿命有很积极的效果。但由于多层金属热锻模层与层材料的物性参数变化较大,出现了模具应力集中的现象。在以后的研究中可以寻找层与层之间材料合适的物性参数过渡,来减小应力集中的现象。