挤压模具摩擦性能优化及激光表面微织构固体润滑技术研究

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1、挤压模具摩擦性能优化及激光表面微织构固体润滑技术研究StudyonTribologicalBehaviorOptimizationofExtrusionDieandSolidLubricationTechnologyofLaserSurfaceTexturing2012年6月江苏大学硕士学位论文摘要冷挤压技术与其他制造工艺(如切削加工、铸造、锻造)相比，具有“优质、高产、低消耗、低成本”的优点。但是，冷挤压模具表面与毛坯之间的摩擦对产品质量和模具寿命有着很大影响。目前，日益发展的表面微织构技术为解决冷挤压润滑问题提供了一个很好

2、的思路。然而，表面微织构流体润滑在高温、高压条件下常常失效，或者需要频繁补充润滑油，这在一定程度上严重影响了挤压件成形质量以及生产效率。由于，固体润滑可以适应恶劣工况条件。本文将激光表面微织构技术与固体润滑技术相结合，形成激光表面微织构固体润滑技术。首先，本文选择棒料正挤压作为有限元分析对象，使用DEFORM．3D分析软件，着重分析了冷挤压模具表面不同区域摩擦对挤压力以及挤压件开裂的影响，并确定需要进行表面微织构固体润滑的表面区域。然后，结合镶嵌固体润滑剂对表面微织构的特殊加工要求，进一步研究了激光加工工艺参数对微凹坑和微凹槽

3、形貌的影响规律。采用二硫化钼作为固体润滑剂，聚酰亚胺作为粘结剂进行了微织构表面固体润滑的润滑剂填充工艺试验，研究分析了不同质量分数的聚酰亚胺对填充效果的影响，确定了微织构表面固体润滑剂的填充工艺。最后，在UMT-II球盘摩擦磨损试验机及MMW-1A万能摩擦磨损试验机上进行了表面微织构固体润滑摩擦磨损试验，研究分析了微凹坑面积占有率变化，不同载荷和转速对润滑性能的影响；研究分析了表面微织构的脂润滑性能；初步分析了微织构表面的固体润滑机理。研究结果表明：棒料正挤压模具的塑性摩擦区域对挤压力和挤压件开裂的影响较大，在该区域进行激光表

4、面微织构固体润滑可有效减小该区域的摩擦；采用合理的激光加工工艺参数，可加工出形貌良好挤压模具摩擦性能优化及激光表面微织构固体润滑技术研究的微凹坑和微凹槽；当聚酰亚胺的质量分数为20％,-40％时，微织构内固体润滑剂的填充效果较好；相比光滑表面，表面微织构固体润滑试样表现出不同程度的润滑减摩性能，微凹坑面积占有率对表面微凹坑固体润滑性能影响显著，较佳的微凹坑面积占有率为15％～25％；在一定范围内，载荷越大，转速越高，则表面微织构固体润滑的摩擦系数越小；激光表面微织构能有效提高接触表面脂润滑性能。关键词：正挤压，有限元分析，激光

5、表面微织构，固体润滑，摩擦Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTColdextrusionisanewtechnologywith”higllquality，hi曲yield，lowconsumption，lowcost”advantages，comparedwithothermanufacturingprocesses，suchascutting，casting,forgingandSOon．But，thefrictionbetweencoldextrusiondiesurfacesandtheblankusuallynot

6、onlyinfluencestheproductsqualitybutalsoreducetheservicelifeofthedies．Thegrowingsurfacetexturingtechnologyisagoodmethodtosolvethelubricationofcoldextrusion,atpresent．However，Surfacetexturinghydrodynamielubricationoftenfailedtolubricateundertheconditionsofhightemperat

7、ureandhi曲pressure，whichseverelyaffectstheformingqualityandproductionefficiencyofthecoldextrusion．BecausesolidlubricationCanadapttothesevereworkingconditions，anewlubricationmethodforantifrictionunderbadworkingenvironment，hasbeenpresentedbasedonthelasersurfacetexturin

8、gtechnologyandsolidlubricationtechnologyinthispaper．Firstly，thispapermainlystudiedtheextrusionpressureandextrusioncrackingonthedifferentfr