基于激光沖擊強化的擠壓模具延壽方法及機理研究.pdf

1、本文以H13熱作模具鋼和H13擠壓模具為研究對象，從激光沖擊強化產生的機理、沖擊波在材料內部的傳播和沖擊波與材料相互作用產生的響應出發(fā)，結合數值分析和試驗，研究了擠壓模具延壽機理。主要研究結論如下：
　　在其他參數不變的情況下改變沖擊次數和功率密度等參數，分析了激光沖擊的加載過程和激光沖擊之后的靜態(tài)回彈過程，探索這些參數的變化對激光沖擊H13熱作模具鋼的影響規(guī)律。結果表明：激光沖擊次數越大材料表面獲得的最大殘余壓應力越大，得到的殘

2、余壓應力層深度也越大，隨著次數的增大最大殘余應力值和殘余壓應力層深度的增幅逐漸減小，在激光沖擊3次時趨于飽和狀態(tài)，最大殘余壓應力模擬值為765MPa，殘余壓應力層深度為0.8mm；激光沖擊強化H13的最佳激光功率范圍為23~36GW/cm2，且在23~36GW/cm2范圍內，隨著激光功率密度的增大材料表面最大殘余壓應力值和殘余壓應力層深度越大，功率密度低于23GW/cm2強化效果不夠充分，功率密度大于36GW/cm2，由于激光誘導沖擊波

3、波峰值壓力大于2.5HEL造成表面殘余壓應力的降低。
　　試驗研究了激光沖擊次數對H13材料表面形貌和粗糙度的影響，結果表明沖擊1次粗糙度值為0.14μm，2次和4次分別為0.23μm、0.35μm，沖擊3次為0.16μm，并且沖擊3次得到的表面平整度最高。通過對H13材料顯微組織的研究，發(fā)現隨著激光沖擊次數的增大晶粒隨之細化，且位錯密度也越高，但當沖擊4次時組織出現了新的夾雜物造成了沖擊效果的降低；通過對H13材料表面及深度方向

4、殘余應力值的實測，結果表明沖擊3次時表面最大殘余壓應力趨于飽和，約為750MPa，且殘余壓應力層深度約為0.87mm，和模擬結果有較好的一致性，證明了數值分析的可靠性；通過對H13深度方向顯微硬度的測量，發(fā)現隨著沖擊次數的增大，材料表面顯微硬度隨之增大，且增加的幅值逐漸減小，并慢慢趨于飽和狀態(tài)，結果表明激光沖擊強化對H13材料表層硬度的影響深度約為0.9mm。
　　H13擠壓模具激光沖擊延壽研究結果表明：未沖擊模具在工作次數達到4