热锻成形若干关键技术及多层金属模具

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1、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。本文主要在以下凡方面进萼亍展开：l、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。模具温度的井高及回火系数的增大，弓i

2、超模具的硬度下降，磨损情况严重。降低温度幅值和瀑度谐波的作用时闻即降低了回火系数。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褥知，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

3、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，可以看趱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

4、涂层可以提高硬度、强度和耐蘑性。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。关键字：热锻模，回火效应，磨损，预锻优化，多层金属模具AbstractHotForgingDieisanimportantprocessingequipmentinForgingindustr

5、y．Itwillbearcyclicalthermalloadandmechanicalloadduringthehotforgingprocess．Theservicelifeofhotforgingdieisshortbecauseofitsadverseworkingenvironment．So，itisimportanttoincreasethedieservicelife．Inthispaper,thefinalforgingprocessofwheelissimulated，usingthesoRwareDEFORM一2D．In

6、ordertorevealtheworkingstateofhotforgingdieandfindaneffectivemethodtoprolongthedieservicelife，somekeyproblemaffectingthedieservicelifewerestudied．Thecontentsareasfollows：1、ThestudyofTemperaturedistributionandTemperingBehaviorofhotforgingdie．Temperatureisthemainfactoraffect

7、ingthedie’Stemperingbehavior．Thephenomenonofthermalsoftenwillappearwhenthetemperatureofdieincreased，anditwillcausethehardnessdecrease．ThetemperingcoefficientPdeterminethehardness．TheviolentwearleadtodiescrapifthetemperingcoefficientPdecreasetosomevalue．Theinfluenceoftheeff

8、ectivetemperingtemperatureandtheeffectivetemperingtimeondieservicelifeWasobtained．Reducin