提高热锻模寿命的研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要热挤压是将坯料加热到再结晶温度以上，而后把加热的金属放入模具型腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属产生巨烈的塑性变形，从而获得所需形状的工件。通常包括加热坯料⋯．润滑模具⋯．坯料变形三个步骤，在这个循环过程中，模具将受到反复的机械载荷和热载荷的作用，最终引起模具失效，其中常见的失效形式有：开裂、磨损、变形、腐蚀、热疲劳和机械疲劳。其中最容易发生失效的位置是承受载荷较大的接触面和润滑、散热不理想的区域。在热挤压过程中，模具表面所达的最高温度和温度的分布对模具的失效有十分重要的影响。模具表面的温度升高将使其

2、硬度下降，而温度的波动将引起模具尺寸的变化，在冷却液对模具激冷和坯料对模具激热的交互作用下，模具内部受到拉伸和压缩的热交变力的作用，从而引起变形、甚至开裂。本文以万向节叉热挤压凸模为例，用DEFORM3D软件对表层温度进行了系统的模拟分析，研究了坯料温度、摩擦因子、压机速度、模具初始状态对其表层温度场的影响规律。最后利用最小二乘法对模拟结果进行曲线拟合得出了模具表层温度与工艺参数之间的函数关系，给出了数学表达式。为提高模具的使用寿命、优化模具表面结构提供了理论依据。合理的热处理、表面处理工艺是提高模具寿命的关键。在模具表面涂覆硬化层，可抵消部分

3、热扩散的影响，防止模具过早软化。物理气相沉积(PVD)TiN涂层常因基体太软不能给啊N硬涂层以支撑及涂层与基体的匹配性不好，致使涂层难以发挥作用。故人们提出了复合处理的方法，即在涂层与基体之间增加一个过渡层，达到合理的硬度、组织成分、结合力匹配，以充分发挥TiN涂层的潜力。本文以万向节叉凸模为例，分析了表层氮化+TiN复合涂层对其使用寿命的影响。今后对模具的要求将更严格，为使之寿命更长，对热处理、表面处理的期待将愈来愈高。关键词：热挤压，有限元，数值模拟，物理气相沉积，复合处理重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTRequiredpart

4、isobtainedbyhotextrusionintheconditionthatmaterialisputintodiemodelafterit’Stemperatureisheatedhigherthanre—crystaltemperatureandthathugeplasticdeformationisproducedbypowerfulpressureandvelocityofahotforgingmachine．Generallytheprocessincludesthreestepsthatisheatingmetal，smoo

5、thingdie，deformingmaterial．Inthiscycleprocessinvalidationofadieshouldbebroughtduetomechanicloadingandthermalloadingbetweendieandworkpiece．Familiarinvalidationshapesincludecrack，wear,deforming，erode，fatigueintheconditionofhotOrmechanicloading,themostpossibilityinvalidationreg

6、ionaresufferhigherloadandtheregionwherenobetterlubricatinganddispellingheat．Inthehotextrusionprocess，themaximumtemperatureofthesurfaceofthehotforgingdieandthedistributingoftemperatureinthehotforgingdiehasmaineffectsOiltheinvalidationofadie．Thehardnessshoulddropwhenthetempera

7、tureofthesurfaceincrease．Thesizeofadiechangeswhenthetemperaturefluctuates．Thediedeformevencrackduetorepeatedeffectsbetweenextendandcompressindieproducesbyrepeatedoperationbetweendieandcoolingfluid．InpresentpaperthesurfacetemperatureofthehotextrusiondieofUniversalJointsasanex

8、ampleWascarriedoutunderDEFORM3Dsoft．Effectsofthematerialtemperature,frictio