發(fā)動機氣門熱鍛模熱機復合疲勞失效分析.pdf

1、氣門是汽車配件中的一個重要零件。氣門成形過程中，模具工作環(huán)境惡劣，尤其是凹模R根部表面區(qū)域，由于承受周期性變化的高應(yīng)力、摩擦力和熱應(yīng)力等，使模具表面易發(fā)生磨損、拉傷甚至開裂，導致模具壽命降低，增大了氣門成形過程中的生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。因此有必要對氣門熱鍛模成形過程中的受力情況和溫度分布進行研究，找到其發(fā)生失效的主要原因。同時需要尋求一種更便捷有效的方式來準確的預(yù)測其壽命狀況，為實際生產(chǎn)提供指導。
　　本論文以成形氣門的失效凹

2、模分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。通過有限元軟件MSC.Marc對不同成形時間和冷卻時間下的成形過程進行模擬，并根據(jù)結(jié)果文件對凹模進行低周疲勞壽命分析。實現(xiàn)以模擬的方法替代具體的實驗操作對鍛模進行受力分析和疲勞失效分析。最后提出合理的改善措施以提高模具的實際使用壽命并通過模擬進行驗證分析。
　　具體研究內(nèi)容有:
　　1)對工廠的失效模具進行統(tǒng)計。結(jié)果表明:凹模的主要失效形式有起皺、開裂、拉傷、變形等;失效基本都發(fā)生在凹模的R部位;凹模的

3、平均壽命在1100次左右。通過顯微電鏡、SEM掃描電鏡對取樣進行失效分析，分析結(jié)果表明失效發(fā)生的主要原因是凹模R部位產(chǎn)生了接觸疲勞、冷熱疲勞、疲勞裂紋和磨損等。
　　2)通過有限元軟件MSC.Marc對氣門成形過程進行熱-機耦合模擬分析，研究成形過程中凹模的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度變化情況，并研究了不同成形時間和冷卻時間對凹模受力和溫度的影響。結(jié)果表明:高應(yīng)力和高溫度主要集中于凹模的R部位，最大值分別為1300MPa和500℃左右;成形時

4、間的長短對溫度的影響較小，應(yīng)力值則隨著成形時間的延長而下降，在1s時得到最小值;冷卻時間的長短對內(nèi)應(yīng)力值的影響較小，溫度則隨著冷卻時間的延長而降低，在超過10s后下降趨勢較小。
　　3)根據(jù)模擬所得結(jié)果文件通過MSC.Fatigue軟件對凹模進行熱機復合疲勞壽命分析。研究了不同成形時間和冷卻時間下凹模的疲勞壽命情況。結(jié)果表明:低壽命區(qū)集中于凹模的R部位，最低疲勞壽命值為1151次;隨著成形時間的越長凹模疲勞壽命呈上升趨勢，直到1s