H13齒輪精鍛模具失效分析與表面強化研究.pdf

1、H13齒輪精鍛模具在鍛造生產及使用過程中，不斷承受冷熱交變的熱作用和沖擊載荷，容易產生熱疲勞裂紋、磨損以及開裂等形式的失效，導致模具壽命大大降低。因此，進行H13齒輪精鍛模具失效分析并提出相應強化措施，對延長模具壽命有著十分重要的現(xiàn)實意義。 本文結合某廠的實際情況，從結構設計、加工工藝、工作條件、保養(yǎng)維護等方面，對H13齒輪精鍛模具進行綜合失效分析；利用磁控濺射和離子鍍方法在H13鋼基體上沉積TiN、TiYN薄膜；利用金相顯微鏡

2、、掃描電鏡(SEM)觀察分析薄膜的表面形貌；利用SEM技術、x射線衍射能譜分析(XRD)對薄膜的成分及相結構進行分析；對薄膜的顯微硬度、膜一基結合強度、高溫摩擦磨損性能、抗高溫氧化能力等性能進行測試；分析兩種沉積方法對H13鋼表面的強化效果，以及稀土元素Y對TiN薄膜性能的影響，并重點探討稀土元素Y在其中的強化機理。 分析結果表明，H13齒輪精鍛模具的三種主要失效形式為齒面磨損、齒頂壓塌和整體斷裂。回火軟化使模具的表面硬度下降，

3、另外芯部強度也很低，從而造成高溫摩擦時的型腔棱角磨損；齒頂部分的硬度過低，致使其高溫強度不夠，是引起齒頂壓塌的主要原因；在高溫、低速、重載的工作環(huán)境下，齒輪精鍛模具內部的微小裂紋擴展，導致模具的整體開裂。 鍍膜試驗的研究表明，采用合理的試驗方案及工藝參數(shù)，利用磁控濺射及離子鍍設備可以在H13鋼基體上制備出具有良好綜合性能的TiN、TiYN薄膜，大大改善了H13鋼的高溫耐磨減摩性能及抗高溫氧化能力。在可比的沉積工藝下，離子鍍膜的耐