工作溫度對典型冷作模具鋼磨損性能及特征影響規(guī)律研究.pdf

1、冷成形（型）工藝是在不進行加熱的情況下對材料進行沖剪、彎曲、拉伸等的加工方式，是發(fā)展最成熟的成形技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)和制造業(yè)，在現(xiàn)代工業(yè)中占有十分重要的地位。在實際工作過程中，由于受到各種機械力的作用，冷作模具報廢的形式有磨損、斷裂、變形等，其中磨損是縮短模具壽命的主要原因。
　　冷作模具鋼因其具有優(yōu)良的耐磨性和較高的韌性，是冷成形(型)工藝模具的主要材料。冷作模具鋼表層的摩擦性能對產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量以及模具的承載能力和服役

2、壽命影響至關(guān)重要；且表面的最大磨損量直接決定著模具的使用壽命。因此降低模具的最大磨損量、減小摩擦磨損已成為提高模具使用壽命、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低成本的迫切需要。
　　本論文以校企合作項目中直齒圓柱齒輪冷擠壓模具為研究對象，首先建立了大模數(shù)直齒輪冷擠壓的三維模型并進行了單次冷擠壓過程的有限元模擬，通過分析不同工作溫度下，冷作模具鋼Cr12MoV的摩擦磨損性能，得到工作溫度對冷作模具鋼Cr12MoV的耐磨性有影響；然后采用摩擦磨損

3、實驗的方法研究了四種具有典型代表性的冷作模具鋼材料，分析了不同工作溫度下，四種模具鋼材料的摩擦磨損性能，并借助了 SEM和 EDS觀察分析了磨損表面的形貌和成分、探究了磨損機理；最后通過對數(shù)值模擬和摩擦磨損實驗結(jié)果的總結(jié)，得到如下結(jié)論：
　　工作溫度對冷作模具鋼的摩擦磨損性能有較大影響：隨著工作溫度的增加，模具表層的溫度逐漸增加；在不同工作溫度下，模具表層的溫度分布和磨損深度分布相同，且溫度較高的區(qū)域?qū)?yīng)的磨損較為嚴重，溫度稍低的

4、區(qū)域?qū)?yīng)的磨損也略小。隨著工作溫度的上升，012Al鋼和ASSAB88鋼的磨損量逐漸減小；9CrSi鋼的磨損量整體上先增大后減小；Cr12MoV鋼的磨損量先逐漸增加，后稍有減小。四種冷作模具鋼的摩擦系數(shù)都隨著工作溫度的增加逐漸減小，且摩擦系數(shù)保持在0.06至0.1之間，9CrSi鋼在室溫下摩擦系數(shù)達到0.12；在不同工作溫度下，摩擦系數(shù)都先快速增加后稍有減小并保持一個穩(wěn)定的波動，不同的冷作模具鋼的摩擦磨損性能受溫度影響程度不同。

5、　　012Al鋼和Cr12MoV鋼的磨損量跟磨損表層的成分變化呈正相關(guān)。這主要是因為隨著工作溫度的增加，總碳化物的含量改變，尤其分布在鋼中晶界處的M23C6、M2C、M6C和M7C3型碳化物，改變了對晶界的滑移阻礙、結(jié)合強度以及彌散強化作用，從而影響磨損機制；對于012Al鋼，磨損表層的M23C6型碳化物含量還影響了Laves相的含量，間接影響了固溶強化機制。9CrSi鋼和ASSAB88鋼的磨損量與模具鋼表層變化的 M7C3型碳化物含量

6、呈正相關(guān)。這主要是因為隨著溫度的升高，模具鋼表層形狀不規(guī)則、圓整度較差的 M7C3型碳化物先增大后減小，使得磨面容易受到交變應(yīng)力影響從基體剝落，影響磨面的磨損機理。
　　工作溫度對四種冷作模具鋼的磨損機理有較大影響：環(huán)境溫度40℃時四種冷作模具鋼的磨損機理都主要為磨粒磨損；75℃-110℃時的主要磨損機理為粘著磨損和磨粒磨損；145℃時粘著磨損為主要磨損機理并伴隨少量的磨粒磨損；180℃時磨損機理主要為輕微氧化磨損并伴隨少量的粘著