大型超高強(qiáng)度鋼模鍛用鍛模夾心層再制造方法基礎(chǔ)及應(yīng)用研究.pdf

1、大型超高強(qiáng)度鋼模鍛用鍛模夾心層再制造方法基礎(chǔ)及應(yīng)用研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：張建生指導(dǎo)教師：周杰教授專(zhuān)業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二O—六年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要難變形材料（超高強(qiáng)度鋼、鈦合金等）大型鍛件在8萬(wàn)噸壓機(jī)上鍛造時(shí)，成形溫度更高，變形抗力更大，并且在鍛造成形過(guò)程中由于保壓要求，鍛件與模具接觸時(shí)間更長(zhǎng)，導(dǎo)致模具承受壓力顯著增高，型腔表層溫升快，溫度迅速升高至700C

2、以上。采用常規(guī)5CrNiMo或H13鋼材料制備的該類(lèi)模具，在高溫高壓長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)下，出現(xiàn)了變形加劇、磨損嚴(yán)重，模具壽命極低等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)成本急劇上升。為此，本文在項(xiàng)目組原有發(fā)明（鑄鋼基體雙金屬梯度堆焊制備大型鍛模新方法）基礎(chǔ)上提出了一種大型鍛模夾心層（再）制造新方法，即在模具基體與過(guò)渡層之間堆焊一層封閉的塑性比兩者更好的止裂軟材料一夾心層焊材。在高壓下，允許夾心層堆焊材料發(fā)生較大彈性變形甚至微小塑性變形，將模具型腔下面的集中峰值應(yīng)

3、力迅速擴(kuò)散衰減，并以近似均勻分布應(yīng)力傳遞到基體層上，從而使基體所受的最大應(yīng)力減低，承壓時(shí)更加安全。為了將大量失效模具進(jìn)行有效的循環(huán)再利用，本文首先在現(xiàn)有5CrNiMo失效模具上進(jìn)行夾心層梯度堆焊再制造，大幅提高t旲具壽命。本文運(yùn)用有限元模擬軟件Defm3D對(duì)某800MN液壓機(jī)用起落架鍛模的鍛造成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)鍛造成形過(guò)程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、承壓安全性的分析，進(jìn)一步優(yōu)化堆焊層結(jié)構(gòu)。結(jié)合5CrNiMo基體性能參數(shù)，選用夾心層JX

4、09焊材，過(guò)渡層JX20焊材和表面層JX22焊材，得到鍛模型腔內(nèi)部在滿足工作條件下的應(yīng)力和許用強(qiáng)度分布圖，確定了5CrNiMo基體與梯度堆焊層的安全理論分界線。得到5CrNiMo基體”夾心層”梯度堆焊方法再制造的某大飛機(jī)起落架鍛模的梯度堆焊結(jié)構(gòu)模型。針對(duì)該方法制備試樣并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，分析了梯度結(jié)構(gòu)中各材料的力學(xué)性能，各梯度層之間的結(jié)合性能，各層材料的顯微硬度和微觀組織等。在梯度堆焊結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能、硬度的梯度遞增和均勻過(guò)渡。JX09

5、焊材和JX20焊材與5CrNiMo基體結(jié)合強(qiáng)度分別達(dá)到786Mpa和802Mpa，可以有效避免開(kāi)裂和脫落等缺陷。JX09與JX20之間和JX20與JX22之間的結(jié)合強(qiáng)度分別達(dá)到了1130Mpa和988MPao利用設(shè)計(jì)的方法指導(dǎo)制造了800MN液壓機(jī)用某型號(hào)超高強(qiáng)度鋼起落架的鍛模再制造過(guò)程，并進(jìn)行了生產(chǎn)試制。在第一批次六件產(chǎn)品鍛造完成后，再制造鍛模狀態(tài)良好，未出現(xiàn)裂紋，塑性變形等缺陷，表面層基本保持原狀，變形量較原5CrNiMo模具非常小