区域化激光仿生耦合组合提高B2大型锻造模具性能及使用寿命研究
发布时间：2021-11-12 15:00
随着我国工业水平的快速发展和变化,具有热稳定性高,价格便宜的4Cr2MoVNi的模具钢在大型热锻模具上得到了广泛的应用。但是在恶劣的工作环境中经过锻压机的挤压、坯料的冲刷磨损以及模具表面的冷热循环使得局部模具表面出现疲劳裂纹和严重磨损的现象,导致模具的使用寿命远远低于设计寿命。因此在加工制造行业中,对大型锻造模具表面进行分区域强化,增强模具的表面抗疲劳磨损性能,提升模具的精度和延长使用寿命具有巨大的应用价值和重要的实际意义。经实际调研发现,生产车间为提升模具表面耐磨性通常对模具进行整体强化处理。但是针对大型锻造模具而言整体强化处理存在明显的局限性:首先模具经过整体强化后并不能解决模具局部表面磨损严重的问题;其次刻意增加强化时间,增加强化层厚度会浪费加工资源,增加生产成本;最后模具表面整体硬度增加使其在循环应力的作用下加剧生成机械裂纹,导致模具报废。根据耦合仿生学理论得出生物在千百年的进化过程中会形成软硬相间的非光滑结构来抵抗生存环境所带来的摩擦接触。本研究在前人研究的基础上,结合耦合仿生理论,利用激光熔凝加工技术首次在大型锻造模具表面制备出不同结构和形态的耦合仿生单元体,分区域提高模具...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨损过程
第1章绪论11学习，从而将仿生学引领向更深更广的层面发展。在面临工程需求所提出的各种问题，工程仿生学也通过学习和模拟生物不同结构，材料和形态之间的关系，从而转变成将多种耦合机制共同协作，具有仿生耦合机制的多元仿生而逐渐演化成仿生耦合[67，68]。如图1.2所示，模拟疏水荷叶制备涂层，用于增强钢、镁和铝的耐腐蚀性[69]。植物叶片和蜻蜓翅膀具有较强的抗疲劳开裂能力，受此启发，利用激光仿生耦合技术在模具的工作表面制备了不同形状和密度的仿生结构模型，以提高其耐磨性。激光仿生耦合技术是高功率密度激光在极短时间内与金属相互作用的加工方法。在激光加工系统的数控控制下，在基体表面指定位置形成一层熔融层，与基体金属形成良好的冶金结合，相互稀释程度很校然后，在液态金属基体的吸热和透射作用下，模具表面金属与基体材料发生完全不同的快速凝固过程，可以保持熔融层独特的性能。这可以完全改变材料的表面特性，使其具有极高的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等。目前，这种方法可以修复材料表面的孔洞和裂纹，恢复磨损零件的几何形状和性能。因此，利用激光仿生耦合技术在样品表面制作具有仿生耦合结构的模型来提高样品的实际性能是一项先进的技术。图1.2荷叶及其显微结构Fig.1.2Lotusleafanditsmicrostructure
吉林大学硕士学位论文16的加工方法。我们将熔凝后的组织称作单元体，并且与基体构成软硬相间的仿生耦合结构，使得材料表面的抗疲劳磨损性能得到良好的改善。激光加工原理及单元体示意图如图2.1所示。图2.1激光加工原理及仿生耦合单元体示意图Fig.2.1Principleoflasermachiningandschematicdiagramofcouplingbionicunit我们在锻造生产车间调研发现，尺寸为2010×655×324mm3的大型货车前轴模具在生产的工程中存在不同工作表面磨损程度不同的问题。如图2.2所示，模具边缘圆角处的磨损量巨大，形成明显斜坡；另外边缘凸台的磨损量明显小于中间凸台的磨损量。因此模具局部疲劳磨损严重会导致精度降低，明显降低模具使用寿命。所以本文在前人研究的基础上，结合大型货车前轴模具的磨损特点，受到蜻蜓翅膀和树叶的耐疲劳磨损性能的启发在模具表面制备条纹状，网格状和密排状仿生耦合单元体。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模具行业的现状与发展略谈[J]. 柯秉光. 金属加工(冷加工). 2019(06)
[2]新时代中国模具产业与现代制造业共依存共发展[J]. 秦珂. 金属加工(冷加工). 2019(06)
[3]金属材料磨损失效分析及防护措施[J]. 滕栋云. 中国金属通报. 2019(05)
[4]温度对高钴钼不锈轴承钢高周疲劳性能的影响[J]. 耿思远,杨卯生,赵昆渝. 钢铁. 2018(12)
[5]模锻温度对机械转子叶片热疲劳和磨损性能的影响[J]. 刘志英,王晓峰,刘柳. 锻压技术. 2018(03)
[6]金属材料磨损失效及防护[J]. 马云飞,张旭光. 云南化工. 2017(09)
[7]模具行业现状及发展前景[J]. 童鹏跃. 数字通信世界. 2017(09)
[8]脉冲电流对热作模具钢热疲劳性能的影响[J]. 王春香,包图雅. 金属热处理. 2017(05)
[9]浅析常用模具表面强化处理技术[J]. 龙海玲,唐世俭. 科技创新导报. 2017(11)
[10]汽车冲压模具未来发展前景[J]. 罗礼培,邢凤霞,付志坚,张悦. 模具制造. 2017(01)
博士论文
[1]仿生耦合处理灰铸铁滑动磨损性能研究[D]. 庞作波.吉林大学 2016
[2]材料、形状耦元、热循环温度对热作模具热疲劳性能的影响[D]. 孟超.吉林大学 2014
[3]激光仿生耦合处理铸铁材料的抗热疲劳性能研究[D]. 佟鑫.吉林大学 2009
[4]激光仿生耦合处理热作模具的热疲劳性能研究[D]. 张志辉.吉林大学 2007
硕士论文
[1]石墨类型与碳含量对激光仿生灰铸铁热疲劳及磨损性能的影响[D]. 卢海秋.吉林大学 2019
[2]激光仿生耦合处理7075铝合金耐磨性能的研究[D]. 袁玉环.吉林大学 2018
[3]形状耦元及特征量对灰铁干滑动磨损性能影响[D]. 秦其富.吉林大学 2015
[4]形态耦元、特征量对U71Mn钢疲劳磨损性能的影响[D]. 张旺.吉林大学 2015
[5]热作模具钢H13表面改性的研究[D]. 李志刚.太原理工大学 2008
[6]热作模具钢电脉冲处理热疲劳恢复试验研究[D]. 田栟.吉林大学 2007
[7]热作模具钢的热疲劳性能影响因素的研究[D]. 冯兆义.吉林大学 2006
本文编号：3491151
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨损过程
第1章绪论11学习，从而将仿生学引领向更深更广的层面发展。在面临工程需求所提出的各种问题，工程仿生学也通过学习和模拟生物不同结构，材料和形态之间的关系，从而转变成将多种耦合机制共同协作，具有仿生耦合机制的多元仿生而逐渐演化成仿生耦合[67，68]。如图1.2所示，模拟疏水荷叶制备涂层，用于增强钢、镁和铝的耐腐蚀性[69]。植物叶片和蜻蜓翅膀具有较强的抗疲劳开裂能力，受此启发，利用激光仿生耦合技术在模具的工作表面制备了不同形状和密度的仿生结构模型，以提高其耐磨性。激光仿生耦合技术是高功率密度激光在极短时间内与金属相互作用的加工方法。在激光加工系统的数控控制下，在基体表面指定位置形成一层熔融层，与基体金属形成良好的冶金结合，相互稀释程度很校然后，在液态金属基体的吸热和透射作用下，模具表面金属与基体材料发生完全不同的快速凝固过程，可以保持熔融层独特的性能。这可以完全改变材料的表面特性，使其具有极高的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等。目前，这种方法可以修复材料表面的孔洞和裂纹，恢复磨损零件的几何形状和性能。因此，利用激光仿生耦合技术在样品表面制作具有仿生耦合结构的模型来提高样品的实际性能是一项先进的技术。图1.2荷叶及其显微结构Fig.1.2Lotusleafanditsmicrostructure
吉林大学硕士学位论文16的加工方法。我们将熔凝后的组织称作单元体，并且与基体构成软硬相间的仿生耦合结构，使得材料表面的抗疲劳磨损性能得到良好的改善。激光加工原理及单元体示意图如图2.1所示。图2.1激光加工原理及仿生耦合单元体示意图Fig.2.1Principleoflasermachiningandschematicdiagramofcouplingbionicunit我们在锻造生产车间调研发现，尺寸为2010×655×324mm3的大型货车前轴模具在生产的工程中存在不同工作表面磨损程度不同的问题。如图2.2所示，模具边缘圆角处的磨损量巨大，形成明显斜坡；另外边缘凸台的磨损量明显小于中间凸台的磨损量。因此模具局部疲劳磨损严重会导致精度降低，明显降低模具使用寿命。所以本文在前人研究的基础上，结合大型货车前轴模具的磨损特点，受到蜻蜓翅膀和树叶的耐疲劳磨损性能的启发在模具表面制备条纹状，网格状和密排状仿生耦合单元体。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模具行业的现状与发展略谈[J]. 柯秉光. 金属加工(冷加工). 2019(06)
[2]新时代中国模具产业与现代制造业共依存共发展[J]. 秦珂. 金属加工(冷加工). 2019(06)
[3]金属材料磨损失效分析及防护措施[J]. 滕栋云. 中国金属通报. 2019(05)
[4]温度对高钴钼不锈轴承钢高周疲劳性能的影响[J]. 耿思远,杨卯生,赵昆渝. 钢铁. 2018(12)
[5]模锻温度对机械转子叶片热疲劳和磨损性能的影响[J]. 刘志英,王晓峰,刘柳. 锻压技术. 2018(03)
[6]金属材料磨损失效及防护[J]. 马云飞,张旭光. 云南化工. 2017(09)
[7]模具行业现状及发展前景[J]. 童鹏跃. 数字通信世界. 2017(09)
[8]脉冲电流对热作模具钢热疲劳性能的影响[J]. 王春香,包图雅. 金属热处理. 2017(05)
[9]浅析常用模具表面强化处理技术[J]. 龙海玲,唐世俭. 科技创新导报. 2017(11)
[10]汽车冲压模具未来发展前景[J]. 罗礼培,邢凤霞,付志坚,张悦. 模具制造. 2017(01)
博士论文
[1]仿生耦合处理灰铸铁滑动磨损性能研究[D]. 庞作波.吉林大学 2016
[2]材料、形状耦元、热循环温度对热作模具热疲劳性能的影响[D]. 孟超.吉林大学 2014
[3]激光仿生耦合处理铸铁材料的抗热疲劳性能研究[D]. 佟鑫.吉林大学 2009
[4]激光仿生耦合处理热作模具的热疲劳性能研究[D]. 张志辉.吉林大学 2007
硕士论文
[1]石墨类型与碳含量对激光仿生灰铸铁热疲劳及磨损性能的影响[D]. 卢海秋.吉林大学 2019
[2]激光仿生耦合处理7075铝合金耐磨性能的研究[D]. 袁玉环.吉林大学 2018
[3]形状耦元及特征量对灰铁干滑动磨损性能影响[D]. 秦其富.吉林大学 2015
[4]形态耦元、特征量对U71Mn钢疲劳磨损性能的影响[D]. 张旺.吉林大学 2015
[5]热作模具钢H13表面改性的研究[D]. 李志刚.太原理工大学 2008
[6]热作模具钢电脉冲处理热疲劳恢复试验研究[D]. 田栟.吉林大学 2007
[7]热作模具钢的热疲劳性能影响因素的研究[D]. 冯兆义.吉林大学 2006
本文编号：3491151
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3491151.html
