熱模鍛模具型腔近表層的熱力載荷.pdf

1、鍛壓生產(chǎn)在裝備制造業(yè)中占有舉足輕重的地位。鍛造過程中熱鍛模在高溫、高壓環(huán)境下連續(xù)工作,模具型腔近表層受到周期性的熱負荷和機械負荷作用,導(dǎo)致熱鍛模使用壽命普遍偏低。近年來的研究中,科研人員對鍛造成形過程關(guān)注較多,而對模具本身所受負荷情況關(guān)注不夠。因此,本文基于鍛造成形過程的數(shù)值模擬結(jié)果,圍繞熱鍛模型腔近表層所受負荷展開研究,主要從以下幾方面進行分析:
　　 1、熱鍛模型腔表面及近表層的物理場分析。通過分析不同鍛壓速度下,熱鍛模在鍛

2、靠結(jié)束后溫度場、熱應(yīng)力場、機械應(yīng)力場、綜合應(yīng)力場的分布情況及變化規(guī)律,得到鍛造過程中熱影響區(qū)域僅在模具型腔表面以下2到3毫米的范圍。并隨鍛壓速度的降低,模具型腔表面熱應(yīng)力值升高,型腔近表層熱應(yīng)力影響區(qū)域增大;模具所受機械應(yīng)力值降低,整體機械應(yīng)力場呈梯度分布。模具綜合應(yīng)力是熱應(yīng)力與機械應(yīng)力按照各自應(yīng)力的方向進行疊加的結(jié)果。
　　 2、不同鍛壓設(shè)備對熱鍛模所受負荷的影響。按載荷加載方式的不同選取三類典型鍛壓設(shè)備,即沖擊型的鍛錘設(shè)備;

3、靜壓型的液壓機設(shè)備;介于兩者之間的機械壓力機設(shè)備。三類設(shè)備一次鍛靠結(jié)束后對模具所受負荷的影響表現(xiàn)為:鍛錘設(shè)備鍛壓時,模具與鍛件接觸時間短,模具所受負荷大小主要由機械負荷決定;液壓機設(shè)備鍛壓時,工件變形時間長,模具所受負荷大小主要由熱負荷決定;機械壓力機設(shè)備鍛壓時,從模具所受負荷來看,機械負荷仍然占主要地位。
　　 3、FGM結(jié)構(gòu)多層金屬熱鍛模的研究。基于功能梯度材料(FGM)的設(shè)計思路,構(gòu)建多層金屬熱鍛模有限元模型。并進行有限元

4、分析,其中溫度場表明:與均質(zhì)熱鍛模相比,多層金屬熱鍛模能夠降低鍛壓生產(chǎn)過程中模具型腔表面的溫度峰值;應(yīng)力場表明:與均質(zhì)熱鍛模相比,多層金屬熱鍛模可以有效降低鍛壓生產(chǎn)中模具的等效應(yīng)力,從而提高鍛模使用壽命。多層金屬熱鍛模層間應(yīng)力場分析表明:FGM結(jié)構(gòu)熱鍛模的復(fù)合層設(shè)計至關(guān)重要,如果材料物性參數(shù)連續(xù)變化,多金屬模具材料的使用性能便可以得到充分發(fā)揮,否則,將會導(dǎo)致多金屬熱鍛模因?qū)娱g分離而過早失效。
　　 4、優(yōu)化工藝后熱鍛模使用壽命的