车轮平衡块温塑性成形模具磨损失效分析及控制

【摘要】通常在金属的温热塑性成形中，由于模具工作环境比较恶劣，在高温、重载、强冲击等情况下，温挤压模具的寿命相对较短。模具的主要失效形式为磨损失效、断裂失效和塑性变形失效。本文结合上海某汽车配件公司的生产实际，对磨损失效的车轮平衡块温镦挤模具进行失效分析，模具材料为H13热作模具钢。本文论述了温塑性成形模具磨损失效分析的研究现状以及模具的磨损失效类型和常见的磨损机理。对CAE分析在金属塑性成形中的应用和H13模具钢表面改性的研究现状做了简要的介绍。根据磨损失效模具的宏观形貌、高温摩擦磨损试验和模具表面XRD的检测结果，确定了模具的磨损机理是粘着磨损、疲劳磨损、磨粒磨损和氧化热磨损的交互作用，其中粘着磨损和疲劳磨损占主导地位。对失效的模具从模具合金元素含量、模具硬度、显微组织和碳化物大小及分布等方面进行了材料分析，推断出模具的加工及热处理过程基本合理。对模具工作的工况条件对磨损的影响进行了分析。采用DEFORM-3D软件对模具初始温度，毛坯温度，模具硬度，上模运行速度进行了分析和参数优化。模具硬度通过激光表面淬火进行改变，同时对经不同激光参数表面淬火的模具材料进行了显微硬度和硬化深度测试，微观组织观测分析，高温耐磨性测试，并与未经处理的模具材料进行了对比。发现强化层晶粒细化和超细化，强化深度可达0.8mm左右，强化区平均硬度提高25%左右，耐磨性提高3倍左右。光斑搭接量选20%比较合适。根据试验结果选择了较为合适的激光表面淬火参数。对模具易磨损易测量部位进行局部激光表面淬火，并按照经优化的模具工作参数进行实际生产。根据相同生产量情况下模具磨损量的对比，发现经激光表面淬火的模具的耐磨性能得到了明显的提高。
【作者】张亚龙；
【导师】徐新成；
【作者基本信息】上海工程技术大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】H13钢；模具磨损；失效分析；激光表面淬火；

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