h13齿轮精锻模具失效分析与表面强化研究

《h13齿轮精锻模具失效分析与表面强化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要H13齿轮精锻模具在锻造生产及使用过程中，不断承受冷热交变的热作用和冲击载荷，容易产生热疲劳裂纹、磨损以及开裂等形式的失效，导致模具寿命大大降低。因此，进行H13齿轮精锻模具失效分析并提出相应强化措施，对延长模具寿命有着十分重要的现实意义。本文结合某厂的实际情况，从结构设计、加工工艺、工作条件、保养维护等方面，对H13齿轮精锻模具进行综合失效分析；利用磁控溅射和离子镀方法在H13钢基体上沉积砸N、TiYN薄膜；利用金相显微镜、扫描电镜(sEM)观察分析薄膜的表面形貌；利用SEM技术、x射线衍射能谱分析

2、(XRD)对薄膜的成分及相结构进行分析；对薄膜的显微硬度、膜～基结合强度、高温摩擦磨损性能、抗高温氧化能力等性能进行测试；分析两种沉积方法对H13钢表面的强化效果，以及稀土元素YXjTiN薄膜性能的影响，并重点探讨稀土元素Y在其中的强化机理。分析结果表明，H13齿轮精锻模具的三种主要失效形式为齿面磨损、齿顶压塌和整体断裂。回火软化使模具的表面硬度下降，另外芯部强度也很低，从而造成高温摩擦时的型腔棱角磨损；齿顶部分的硬度过低，致使其高温强度不够，是引起齿顶压塌的主要原因：在高温、低速、重载的工作环境下，齿轮

3、精锻模具内部的微小裂纹扩展，导致模具的整体开裂。镀膜试验的研究表明，采用合理的试验方案及工艺参数，利用磁控溅射及离子镀设备可以在H13钢基体上制备出具有良好综合性能的TiN、TiYN薄膜，大大改善了H13钢的高温耐磨减摩性能及抗高温氧化能力。在可比的沉积工艺下，离子镀膜的耐磨效果和抗高温氧化性能更佳，而磁控溅射与离子镀制备的同类薄膜的摩擦系数差异不大。另外，不论是磁控溅射还是离子镀膜，添加稀土元素Y后，除显微硬度有所降低外，TEN薄膜的致密度、膜一基结合强度、抗磨减摩性能及抗高温氧化能力都有明显的提高。相

4、比较而言，稀土元素Y的加入对离子镀膜的改善效果更为明显一些。、关键词：H13齿轮精锻模具，稀土元素Y，TiN系列薄膜，磁控溅射，离子镀，摩擦磨损性能，抗高温氧化性能ABSTRACTDuringtheprocessofforgingandworking,H13geardiesforprecisionforgingcontinuouslybearheat·coldaltematethermalloadandimpulsiveload．Becauseofthoseabovereasons，thedieseasi

5、lyformfailuresofheatfatigueflaw，wearanddehiscence，resultinginthedieslifefallingconsumedly．ThusitissignificanttocarryoutfailureanalysisandstrengtheningmeasureforprolongingH13geardieslife．Thethesisconsistsofthefollowingsectors．Basedonpracticalconditionsofce

6、rtainfactory，thesyntheticalfailureanalysisofH13geardiesforprecisionforgingwascarriedoutinviewofstructuraldesign，machiningprocess，serviceconditionsandmaintenance．TiNandTiYNcoatingswereobtainedOilH13steelusingthetechniquesofmagnetronsputteringandionplating．

7、SurfacetopographyofcoatingswasanalyzedbyUSeofmetallostaphicmicroscopeandSEM．ThecompositionandphasestructureofcoatingswasinvestigatedutilizingSEMandXRD．Microhardness，coating-substratebindingstrength，high-temperaturewearandfrictionperformanceandhigh·tempera

8、tureoxidationperformanceWasanalyzed．ThestrengtheningeffectoftwodepositingmethodonH13steelsurfaceandinfluenceofREelementYforTiNfilmperformanceandhigllspotreviewstrengtheningmechanicswcrcstudied．Analysisresultsindicat