常用模具材料的摩擦磨損性能研究及應(yīng)用.pdf

1、模具作為重要的生產(chǎn)裝備及工藝發(fā)展方向,在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用,被譽(yù)為“金鑰匙”、“制造業(yè)之母”等。而在我國(guó),目前對(duì)于模具材料摩擦磨損性能的研究還不是很深入,特別是關(guān)于模具材料內(nèi)在的磨損機(jī)理以及磨損機(jī)理之間轉(zhuǎn)變情況的研究還尚不成熟,導(dǎo)致針對(duì)模具材料磨損的預(yù)測(cè)不太準(zhǔn)確。我國(guó)熱鍛模具的平均壽命大約為3000-5000件,與國(guó)際先進(jìn)水平相比尚有較大差距,由此造成人力物力的嚴(yán)重浪費(fèi)及經(jīng)濟(jì)效益的極大損失。而磨損是影響模具壽命的決定

2、性因素,尤其在高溫成形過(guò)程中模具因磨損而失效的情況超過(guò)70％。因此,研究如何減少模具的磨損從而提高熱鍛模具的壽命,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先采用磨損試驗(yàn)的方法研究了兩種具有代表性的模具材料的摩擦磨損性能,了解造成模具材料磨損的主要影響因素及其作用規(guī)律并提出相應(yīng)的減摩、抗磨措施;其次借助先進(jìn)的掃描電子顯微鏡(SEM)觀察磨面及磨屑上的典型磨損特征,根據(jù)觀察到的磨損特征判斷磨損過(guò)程中主要的磨損機(jī)理同時(shí)提出一種新的磨損計(jì)算模型,

3、從而能夠更為準(zhǔn)確地計(jì)算模具的磨損;然后以輪轂鍛模為研究對(duì)象應(yīng)用所提出的新磨損計(jì)算模型,結(jié)合有限元分析、磨損試驗(yàn)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和SQP算法,對(duì)輪轂鍛模上模芯的形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使上模芯的磨損量更均勻而且更小,從而提高輪轂鍛模的壽命;最后通過(guò)在HSR-2M型往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行磨損試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證所提出的新磨損計(jì)算模型的精度和上模芯形狀優(yōu)化的有效性。研究結(jié)果表明,H13鋼在高速高載的工況條件下會(huì)出現(xiàn)劇烈磨損,而堆焊模具鋼的劇烈磨損區(qū)在低速高載

4、階段。因此,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)對(duì)模具型腔的形狀進(jìn)行優(yōu)化從而改變型腔處的接觸條件(工況條件),最終改善模具劇烈磨損部位的磨損狀況;常用模具材料磨損時(shí)主要的磨損機(jī)理為粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損;新磨損計(jì)算模型計(jì)算得的磨損深度值與試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的磨損值具有良好的一致性,并且優(yōu)化之后上模芯的等磨損值比優(yōu)化前減少了38.9％,最大磨損值降低了12.5％。因此,新磨損計(jì)算模型具有良好的精度,上模芯形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)是有效的,可以很好的指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。