模热锻模缓解热应力的机理与方法

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1、武汉理工大学硕七学位论文摘要热锻模在服役过程中工况恶劣，其寿命普遍很低，从而直接影响了锻件的成本和生产单位的经济效益。热模锻在模锻行业占有主导地位，我国热锻模平均寿命与国际先进水平有较大差距。因此，如何提高模具的使用寿命，降低锻件成本是热加工行业中亟待解决的问题。热锻模同时承受周期性的热负荷与机械载荷，分别产生相应的热应力与机械应力。热应力是造成热锻模损伤失效的主要原因。因此，研究热锻模缓解热应力的机理和方法，为长寿命热锻模的材料设计及制备工艺提供热力学依据具有重要社会经济意义。本文理论研究了热

2、锻模的温度分布与热传递特性；热锻模型腔表面的峰值温度；模具表面层与近表面层间的温度差峰值；推导出了热锻模峰值热应力的理论表达及参数表达；根据公式中的影响参数，分析了缓解热应力的机理，提出了缓解热锻模热应力的方法并应用有限元分析软件DEFORM．2D进行了验证；为制造长寿命热锻模初步提出了理论指导与制造方法。本文提出的缓解热锻模的热应力四个方法如下：减小模具型腔危险点表面层与近表面层间的温度差值；选用更好的热锻模具材料；开发使用功能性新材料；改善工艺参数。在介绍了目前双金属热锻模的研究基础上，提出

3、了梯度功能热锻模与多金属热锻模的概念，介绍了在生产实践中更容易实现的多会属热锻模及其结构与制造方法。并在热锻模选材、材料(组份)设计、热锻模结构设计、制造方法上提出了新的思路。关键词：热负荷：型腔表面层；缓解热应力；有限元模拟：多会属热锻模Ill武汉理T大学硕士学位论文ABSTRACTTheworkingconditionofhotforgingdieisverybad，itsservicelifeisverylowgenerally．Thecostofthepiecesandtheeconom

4、icefficiencyofthemanufactorywereaffecteddirectly．Theimpactfo晒ngholdsthedominantpositionintheforgingprofession．Thereisabiggerdisparitybetweenaverageservicelifeofhotfo哂ngdieofourcountryandtheinternationaladvancedlevel．Therefore，howtoenhancetheserviceli

5、feofhotforgingdieandhowtoreducecostofthepiecesarethequestionsofhotforgingprofessionawaitingtobesolvedurgently．Thehotforgingdiesimultaneouslywithstandstheperiodicthermalloadandthemechanicalload，whichCausesthermalstressandmechanicalsUeSSseparately．Thet

6、hermalloadisthemainreasonwhichCaUSeSdamageofhotforgingdie．Therefore，thismeanstheimportantsocialeconomicsignificancetostudythemechanismandthemethodstoalleviatethermalstressofhotforgingdieandprovidesthermodynamicsbasistheroyonmaterialdesignandthemanufa

7、cturecraftforthehotfbrgjngdiewhichhaslongservicelife．Thefollowingtopicswerestudiededinthisdissertation．Thesetopicsinclude：thetemperaturedistributionandheattransfercharacteristicofhotforgingdie；thepeaktemperatureofmoldcavitysurfacelayer；temperaturedif

8、ferencepeakbetweenCavitysurfacelayerandnearsurfacelayer；theoryexpressiononpeakthermalstressofhotforgingdie．Themethodstoalleviatethermalstressofhotforgingdieaccordingtoinfluentialparametersoftheformulaaboutthermalstress，andthesimulationusingtheDEFORM-