冷輾擴(kuò)芯輥失效分析與數(shù)值仿真研究.pdf

1、環(huán)件冷輾擴(kuò)技術(shù)是高質(zhì)量無縫環(huán)件生產(chǎn)的先進(jìn)制造技術(shù)，在機(jī)械、汽車、造船、冶金、化工、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 冷輾擴(kuò)芯輥是環(huán)件冷輾擴(kuò)設(shè)備上一個(gè)關(guān)鍵的成形模具，其使用壽命的長短直接關(guān)系著環(huán)件軋制的生產(chǎn)效率和成本，同時(shí)芯輥對(duì)軋制件的質(zhì)量和精度有著重要影響。由于芯輥受力狀態(tài)的復(fù)雜性和工作環(huán)境的惡劣性，導(dǎo)致用于軋制小型軸承套圈的芯輥易于發(fā)生斷裂，以致芯輥壽命一直處于較低的水平。本文即針對(duì)環(huán)件冷輾擴(kuò)用芯輥壽命短的現(xiàn)象，以失效分析和數(shù)值

2、模擬的方法對(duì)芯輥在軋制過程中的一些基本規(guī)律進(jìn)行深入的研究。 本文以軋制GCrl5軸承圈的高速鋼W6M05Cr4V2冷軋芯輥為例，對(duì)不同壽命的斷裂芯輥進(jìn)行失效分析。發(fā)現(xiàn)冷輾擴(kuò)芯輥壽命分布呈現(xiàn)一定規(guī)律性，芯輥壽命多分布在較高壽命區(qū)域(大于8000次)和較低壽命區(qū)域(1000～3000次)。利用掃描電鏡對(duì)不同壽命的芯輥的斷口形貌、疲勞源及表面缺陷進(jìn)行比較和分析，得到不同壽命的芯輥斷裂的原因和特點(diǎn)。 以環(huán)件軋制理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用相

3、關(guān)的數(shù)學(xué)和理論力學(xué)知識(shí)，歸納、總結(jié)了芯輥在閉式軋制中受力狀態(tài)。建立了芯輥在軋制過程中的力學(xué)模型，分析了芯輥在與毛坯的接觸區(qū)域內(nèi)所受輾壓力及摩擦力分布規(guī)律。根據(jù)分析結(jié)果，得到適合環(huán)件軋制工作環(huán)境的芯輥所應(yīng)具有的力學(xué)性能和顯微組織要求，為芯輥熱處理工藝改進(jìn)提供依據(jù)。 在芯輥受力分析的基礎(chǔ)上，以彈塑性有限元分析方法為基礎(chǔ)，以ANSYS/LS-DYNA軟件為平臺(tái)，對(duì)芯輥進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)仿真分析。根據(jù)閉式軋制中芯輥受力狀態(tài)，在軟件中建立了環(huán)