压扭载荷下热锻模镍基堆焊层的组织与性能
发布时间：2021-08-11 07:25
热锻模的服役环境急冷急热与压扭载荷的双重特点,导致模具容易产生磨损、塑性变形、疲劳等多种形式的失效,其中磨损和热疲劳占据70%以上的失效形式。常见的性能测试装置,例如热疲劳试验机、销盘式摩擦磨损试验机等,它们往往只具备单一测试功能,不符合热锻模实际工况下的复杂场景。运用合适的性能测试装置模拟热锻模在服役环境中的实际工况,研究不同材料表面的性能与组织变化是很有必要的。本文以扭转压缩试验为基础,结合摩擦磨损与热疲劳的特性,试制备热锻模具扭转压缩实验装置,在此装置中可以实现高温、扭转、高载荷的循环作用。同时制备等离子堆焊覆层,对Ni60覆层和WC增强镍基覆层进行性能检测和物相组织分析,并将试样加工成可以放置在装置中运行的模具试样,进行扭转压缩实验以及循环扭转压缩实验。主要研究成果有:（1）热锻模具扭转压缩实验装置由控制系统、加热系统、扭转压缩系统和冷却系统组成。根据热锻模实际服役环境及扭转压缩实验的要求,对扭转压缩实验装置的整体结构进行设计、对各系统的功能进行说明。该实验设备的具体参数包括:压力018KN,连接杆转速0161r/min,加热炉温度0...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等离子堆焊设备断面图
7实的反映其对热疲劳寿命的影响[38]。赵晓蒙在旋弯疲劳试验机上装置了加热冷却设备，叠加交变热载荷的作用，对金属材料进行了旋弯—热疲劳的复合试验测试了有关的性能，并进行了分析研究[39]。段以衡研制了金属板材热疲劳试验机，不仅可以对原材料进行实验，亦可对涡轮叶片、火焰筒进行实验[40]。康进武等在2012年研制了一种热疲劳实验机，用于模拟压铸模具受热和冷却的过程[41]。图1-3为热疲劳实验机结构简图。该实验机主要由运动控制系统、加热系统、冷却系统、水循环系统、脱模散热系统5个部分构成，主要用于测量高温冷却循环下对试样的温度、裂纹及寿命的影响，同时可以获得应力变化曲线和基于温差的模具热疲劳寿命曲线。图1-3热疲劳实验机结构简图Fig.1-3Structurediagramofexperimentalthermalfatiguemachine1.4.2摩擦磨损测试装置据统计，发达国家的能源约是30%消耗在摩擦磨损上[42]。中国每年由于摩擦磨损造成的损失约为600亿元。对摩擦磨损机理和现象的分析从而研制测试摩擦磨损现象的装置是有重大意义的。国产的MHK-500型摩擦磨损试验机，其结构原理如图1-4所示，其原理是通过测量被动试样矩形块上出现的条形墨痕宽度，评定润滑剂或矩形试样材料的摩擦磨损性能[43]。主要技术参数包括：最大载荷为5000N，无负荷时主轴转速为0~2000r/min，有负荷时主轴转速为100~1500r/min；符合杠杆比为10：1；环境控制温度为70±2℃；加载速度为9~13.6N/s，上试样厚度为10mm，外径50mm，内径40mm；下试样尺寸为20mm×10mm×10mm。
8图1-4环块型摩擦磨损试验机示意图1—轴套；2—环块；3—测力横杆；4—加载杆Fig.1-4DiagramofRing-BlockFrictionandWearTestingMachine1-axlesleeve;2-ringblock;3-forcetransversebar;4-loadbar在2000年和2003年Sato和Skare通过U形件拉伸弯曲实验探究过摩擦磨损行为[44]，U形件拉伸弯曲实验装置示意图如图1-5。图1-5U形件拉伸弯曲试验Fig.1-5ThestretchbendingtestofU-shapepart目前在试验设备中，常常采用扭转压缩实验TCT方法（twistcompressiontest）模拟热锻模具的摩擦磨损过程，Hyunok[45]曾使用TCT实验方法进行摩擦磨损实验，该方法原理图如图1-6，对圆环状的模具试样施加扭矩，在其上方施加压力。平面上固定的为板状工件试样，与模具试样接触对磨的面积为圆环形。实验进行过程中，圆环状的模具试样与下方的工件试样产生相对滑动，产生摩擦。公式（1-1）为摩擦系数的表达式。μ=（1-1）其中，μ—摩擦系数，T—模具试样传递给工件试样的扭矩，r—试样的平均半径，P—压力，A—接触面积。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压扭作用下热作塑性成形模具服役环境模拟方法[J]. 王华君,韩念,朱春东,饶润胤,彭军波. 锻压技术. 2018(08)
[2]基于热作模具的钴基合金等离子堆焊[J]. 董兵天. 工业技术创新. 2017(03)
[3]等离子堆焊技术的现状及发展趋势[J]. 邓德伟,陈蕊,张洪潮. 机械工程学报. 2013(07)
[4]铝合金压铸模具热疲劳寿命试验研究[J]. 康进武,游锐,聂刚,郝小坤,龙海敏,王天骄,黄天佑. 机械工程学报. 2012(12)
[5]等离子熔覆铁基堆焊合金显微组织与耐磨性[J]. 宗琳,刘政军,高海亮,李乐成. 沈阳工业大学学报. 2011(04)
[6]长寿命热锻模的磨损分析与寿命预测[J]. 吴延昭,王华君,王华昌,孙育竹. 锻压技术. 2011(02)
[7]电动液压推杆制动器的研制及特点[J]. 郭继刚. 山西煤炭. 2009(02)
[8]电磁感应加热技术在注射机温度控制系统上的应用[J]. 常士家,何雪涛,谢鹏程,杨卫民. 塑料科技. 2009(05)
[9]热喷涂技术的研究进展[J]. 华绍春,王汉功,汪刘应,张武,刘顾. 金属热处理. 2008(05)
[10]基于FEM的热锻模磨损分析与寿命预测[J]. 汪学阳,王华君,王华昌,李亚敏,汪小凯. 润滑与密封. 2008(05)
博士论文
[1]激光熔覆制备超细陶瓷复合涂层的组织与性能研究[D]. 张群莉.浙江大学 2013
[2]激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D]. 黄凤晓.吉林大学 2011
[3]模具钢表面TD法制备碳化钒覆层的研究[D]. 刘秀娟.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]钴基合金等离子粉末堆焊层的组织及性能研究[D]. 周云方.山东大学 2016
本文编号：3335741
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等离子堆焊设备断面图
7实的反映其对热疲劳寿命的影响[38]。赵晓蒙在旋弯疲劳试验机上装置了加热冷却设备，叠加交变热载荷的作用，对金属材料进行了旋弯—热疲劳的复合试验测试了有关的性能，并进行了分析研究[39]。段以衡研制了金属板材热疲劳试验机，不仅可以对原材料进行实验，亦可对涡轮叶片、火焰筒进行实验[40]。康进武等在2012年研制了一种热疲劳实验机，用于模拟压铸模具受热和冷却的过程[41]。图1-3为热疲劳实验机结构简图。该实验机主要由运动控制系统、加热系统、冷却系统、水循环系统、脱模散热系统5个部分构成，主要用于测量高温冷却循环下对试样的温度、裂纹及寿命的影响，同时可以获得应力变化曲线和基于温差的模具热疲劳寿命曲线。图1-3热疲劳实验机结构简图Fig.1-3Structurediagramofexperimentalthermalfatiguemachine1.4.2摩擦磨损测试装置据统计，发达国家的能源约是30%消耗在摩擦磨损上[42]。中国每年由于摩擦磨损造成的损失约为600亿元。对摩擦磨损机理和现象的分析从而研制测试摩擦磨损现象的装置是有重大意义的。国产的MHK-500型摩擦磨损试验机，其结构原理如图1-4所示，其原理是通过测量被动试样矩形块上出现的条形墨痕宽度，评定润滑剂或矩形试样材料的摩擦磨损性能[43]。主要技术参数包括：最大载荷为5000N，无负荷时主轴转速为0~2000r/min，有负荷时主轴转速为100~1500r/min；符合杠杆比为10：1；环境控制温度为70±2℃；加载速度为9~13.6N/s，上试样厚度为10mm，外径50mm，内径40mm；下试样尺寸为20mm×10mm×10mm。
8图1-4环块型摩擦磨损试验机示意图1—轴套；2—环块；3—测力横杆；4—加载杆Fig.1-4DiagramofRing-BlockFrictionandWearTestingMachine1-axlesleeve;2-ringblock;3-forcetransversebar;4-loadbar在2000年和2003年Sato和Skare通过U形件拉伸弯曲实验探究过摩擦磨损行为[44]，U形件拉伸弯曲实验装置示意图如图1-5。图1-5U形件拉伸弯曲试验Fig.1-5ThestretchbendingtestofU-shapepart目前在试验设备中，常常采用扭转压缩实验TCT方法（twistcompressiontest）模拟热锻模具的摩擦磨损过程，Hyunok[45]曾使用TCT实验方法进行摩擦磨损实验，该方法原理图如图1-6，对圆环状的模具试样施加扭矩，在其上方施加压力。平面上固定的为板状工件试样，与模具试样接触对磨的面积为圆环形。实验进行过程中，圆环状的模具试样与下方的工件试样产生相对滑动，产生摩擦。公式（1-1）为摩擦系数的表达式。μ=（1-1）其中，μ—摩擦系数，T—模具试样传递给工件试样的扭矩，r—试样的平均半径，P—压力，A—接触面积。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压扭作用下热作塑性成形模具服役环境模拟方法[J]. 王华君,韩念,朱春东,饶润胤,彭军波. 锻压技术. 2018(08)
[2]基于热作模具的钴基合金等离子堆焊[J]. 董兵天. 工业技术创新. 2017(03)
[3]等离子堆焊技术的现状及发展趋势[J]. 邓德伟,陈蕊,张洪潮. 机械工程学报. 2013(07)
[4]铝合金压铸模具热疲劳寿命试验研究[J]. 康进武,游锐,聂刚,郝小坤,龙海敏,王天骄,黄天佑. 机械工程学报. 2012(12)
[5]等离子熔覆铁基堆焊合金显微组织与耐磨性[J]. 宗琳,刘政军,高海亮,李乐成. 沈阳工业大学学报. 2011(04)
[6]长寿命热锻模的磨损分析与寿命预测[J]. 吴延昭,王华君,王华昌,孙育竹. 锻压技术. 2011(02)
[7]电动液压推杆制动器的研制及特点[J]. 郭继刚. 山西煤炭. 2009(02)
[8]电磁感应加热技术在注射机温度控制系统上的应用[J]. 常士家,何雪涛,谢鹏程,杨卫民. 塑料科技. 2009(05)
[9]热喷涂技术的研究进展[J]. 华绍春,王汉功,汪刘应,张武,刘顾. 金属热处理. 2008(05)
[10]基于FEM的热锻模磨损分析与寿命预测[J]. 汪学阳,王华君,王华昌,李亚敏,汪小凯. 润滑与密封. 2008(05)
博士论文
[1]激光熔覆制备超细陶瓷复合涂层的组织与性能研究[D]. 张群莉.浙江大学 2013
[2]激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D]. 黄凤晓.吉林大学 2011
[3]模具钢表面TD法制备碳化钒覆层的研究[D]. 刘秀娟.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]钴基合金等离子粉末堆焊层的组织及性能研究[D]. 周云方.山东大学 2016
本文编号：3335741
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