C級鋼半固態(tài)模段工藝及模具研究.pdf

1、半固態(tài)模鍛工藝是半固態(tài)加工和液態(tài)模鍛技術(shù)相結(jié)合的一個產(chǎn)物，是實現(xiàn)鋼鐵材料模具成形的有效途徑，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。目前由于缺少專用設(shè)備和模具，從而影響了基礎(chǔ)理論的深入研究以及向工業(yè)化的進一步拓展。作者采用電磁攪拌技術(shù)加工的C級鋼半固態(tài)漿料，以鐵路車輛用鑄鋼件軸箱體和通用性能試樣為對象，研究了模具的結(jié)構(gòu)特點及參數(shù)設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上重點探索了工藝參數(shù)對工件成形質(zhì)量及力學(xué)性能的影響規(guī)律。此外，本文還針對模具的失效與選材進行了分析。

2、通過分析半固態(tài)模鍛的工藝路線，選定了鐵路車輛用鑄鋼件軸箱體和通用性能試樣分別作為直接成形和間接成形的研究對象。根據(jù)理論分析推斷出澆注溫度、模具預(yù)熱溫度、加壓開始時間、充型比壓和充型速度等工藝參數(shù)是影響工件成形質(zhì)量及力學(xué)性能的主要因素。實驗方案是首先進行充型質(zhì)量實驗，然后在此基礎(chǔ)上以力學(xué)性能作為評價指標(biāo)，用正交試驗的方法進行工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。 以軸箱體模具為載體研究了直接成形模具的結(jié)構(gòu)特點及參數(shù)設(shè)計方法。結(jié)果表明：合理地選擇模具

3、間隙、鎖模力及拔模斜度是模具設(shè)計成功的關(guān)鍵。通過充型質(zhì)量試驗研究了成形工藝參數(shù)對工件表面質(zhì)量及內(nèi)部缺陷的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明，澆注溫度在1490～1500℃，模具預(yù)熱溫度300～400℃，加壓開始時間在3秒，充型比壓在100～120MPa和充型速度在30～40mm/s時可以得到表面質(zhì)量較好的工件。進一步的正交試驗結(jié)果表明，對力學(xué)性能影響的順序從大到小依次為充型壓力、充型速度和模具預(yù)熱溫度。適當(dāng)?shù)卦龃蟪湫蛪毫统湫退俣瓤梢允构ぜW(xué)性能

4、提高。本試驗中最優(yōu)的工藝參數(shù)組合是模具預(yù)熱溫度300℃，充型比壓120MPa和充型速度40mm/s。 以通用性能試樣模具為載體研究了間接成形模具的結(jié)構(gòu)特點及參數(shù)設(shè)計方法。結(jié)果表明：合理地選擇模具間隙、壓室尺寸及拔模斜度是模具設(shè)計成功的關(guān)鍵。通過充型質(zhì)量試驗研究了成形工藝參數(shù)對工件表面質(zhì)量及內(nèi)部缺陷的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明，澆注溫度在1490～1500℃，模具預(yù)熱溫度300～400℃，加壓開始時間在3秒，充型比壓在100～120M

5、Pa和充型速度在30～40mm/s時可以得到表面質(zhì)量較好的工件。進一步的正交試驗結(jié)果表明，對力學(xué)性能影響的順序從大到小依次為充型速度、充型壓力和模具預(yù)熱溫度。適當(dāng)?shù)卦龃蟪湫退俣群统湫蛪毫梢允构ぜW(xué)性能提高。本試驗中最優(yōu)的工藝參數(shù)組合是模具預(yù)熱溫度400℃，充型比壓120MPa和充型速度40mm/s。 模具的工作條件及失效分析表明，其失效的主要形式是熱疲勞、熔蝕和變形，機械磨損是次要的。高溫性能是選擇半固態(tài)流變成形模具材料的一