铝型材挤压模具的开裂失效分析及其研究

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1、铝型材挤压模具的开裂失效分析及其研究广西大学硕士学位论文铝型材挤压模具的开裂失效分析及其研究姓名：唐志强申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：庞祖高20100601铝型材挤压模具的开裂失效分析及其研究摘要铝型材挤压模具在高温、高压、高摩擦的环境中服役，承受着冷热疲劳和附加应力的作用，分流桥、工作带等工作部位易发生开裂等形式的早期失效，挤压模具寿命受到严重的挑战。本文选择H13钢挤压模具开裂失效严重的分流桥等工作部位进行研究，在采用金相组织观察、扫描电镜分析等物化实验的基础上，利用DEFORM．3D软件对铝型材挤压模具的工作过程进行了仿真模拟，结合挤压工艺进行正交实验设计，探讨了模具材料

2、组织、模具结构和挤压温度、挤压速度、摩擦因子及模具预热温度对模具开裂失效的影响规律。研究结果表明：1．挤压模具的开裂性质主要为脆性开裂失效，断口的形貌特征表现为沿晶开裂和疲劳开裂的混合开裂。2．模具开裂与材料组织有关，模具内部存在碳化物偏析及Na、A1、Ca氧化物杂质是产生模具开裂失效的原因之一。3．模具开裂与模具结构有关，上模的分流桥结构形状复杂，存在应力集中隐患，该处最大应力值高达1成开裂失效。4．模具开裂与挤压工艺有关，当挤压温度500℃，挤压速度10mm／s，摩擦因子O．4，模具预热温度470。C时，最有利于避免模具发生开裂失效。5．优化工艺后，分流桥处的最大主应力下降40．78％，流

3、速均方差SDV值减小95．42％，模具寿命及型材质量显著提高。本文深入研究了铝型材挤压模具H13钢开裂失效的原因及影响因素，并对挤压工艺进行了优化设计，为避免挤压模具发生开裂失效提供了理论参考。关键词：挤压模具开裂失效仿真模拟正交优化ⅡANDSTUDYONCRACKFAILUREOFANALYSISDIEOFALI皿如【]c、n】_MPROFILESABSTRACTdieAluminumextrusionservicesundertheconditionsofworkinghighandisforandfriction，ittemperature，highpressurehigheasypor

4、tholebridgeetctocreatethecrackfailureduetofromtheinfluenceworkingpathsufferingofthecoldthermalandadditionalstress．Theextrusiondielifereducesfatigueevidently．InthiscrackfailureinextrusiondieH13steelpaper,portholebridge，whereoftenbeenselectedtoontheandchemicalOccurs，hasstudy．Basedpaysicallikemicrostru

5、ctureobservationandelectronexperimentsscanningmicroscopyofextrusiondieissimulatedaluminumanalysis，theworkingprocessprofilesbythesoftwareandtheextrusionisDEFORM-3Dprocessingorthogonallawsofdiematerialexperimentaldesigned，theinfluencingstructureandextrusionfrictionfactoretcontemperature，extrusionveloc

6、ity，thedieresultsshowthat：crackfailurehavebeendiscussed．The1．Thecracknatureoftheextrusiondieisbrittlecrackmainlyfailure，thefracturefeaturehasbeenshowedmixedcrackfailuremorphologycombiningcrackandcrack．intergranularfatigue2．Diecrackfailureisrelatedtothematerialofthereasonsorganization，OneIIIfailureis

7、thattherearecarbideandoxidecrackNa，A1，Cacreatingsegregationindieinllerinclusionisrelatedtothe3．Diecrackfailurediestructureandofstructure，theshapeisthestressisatconcentratedportholebridgecomplex，andpor