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1、冷成形(型)工藝是在不進(jìn)行加熱的情況下對(duì)材料進(jìn)行沖剪、彎曲、拉伸等的加工方式,是發(fā)展最成熟的成形技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)和制造業(yè),在現(xiàn)代工業(yè)中占有十分重要的地位。在實(shí)際工作過(guò)程中,由于受到各種機(jī)械力的作用,冷作模具報(bào)廢的形式有磨損、斷裂、變形等,其中磨損是縮短模具壽命的主要原因。
冷作模具鋼因其具有優(yōu)良的耐磨性和較高的韌性,是冷成形(型)工藝模具的主要材料。冷作模具鋼表層的摩擦性能對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量以及模具的承載能力和服役
2、壽命影響至關(guān)重要;且表面的最大磨損量直接決定著模具的使用壽命。因此降低模具的最大磨損量、減小摩擦磨損已成為提高模具使用壽命、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低成本的迫切需要。
本論文以校企合作項(xiàng)目中直齒圓柱齒輪冷擠壓模具為研究對(duì)象,首先建立了大模數(shù)直齒輪冷擠壓的三維模型并進(jìn)行了單次冷擠壓過(guò)程的有限元模擬,通過(guò)分析不同工作溫度下,冷作模具鋼Cr12MoV的摩擦磨損性能,得到工作溫度對(duì)冷作模具鋼Cr12MoV的耐磨性有影響;然后采用摩擦磨損
3、實(shí)驗(yàn)的方法研究了四種具有典型代表性的冷作模具鋼材料,分析了不同工作溫度下,四種模具鋼材料的摩擦磨損性能,并借助了 SEM和 EDS觀察分析了磨損表面的形貌和成分、探究了磨損機(jī)理;最后通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬和摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié),得到如下結(jié)論:
工作溫度對(duì)冷作模具鋼的摩擦磨損性能有較大影響:隨著工作溫度的增加,模具表層的溫度逐漸增加;在不同工作溫度下,模具表層的溫度分布和磨損深度分布相同,且溫度較高的區(qū)域?qū)?yīng)的磨損較為嚴(yán)重,溫度稍低的
4、區(qū)域?qū)?yīng)的磨損也略小。隨著工作溫度的上升,012Al鋼和ASSAB88鋼的磨損量逐漸減?。?CrSi鋼的磨損量整體上先增大后減?。籆r12MoV鋼的磨損量先逐漸增加,后稍有減小。四種冷作模具鋼的摩擦系數(shù)都隨著工作溫度的增加逐漸減小,且摩擦系數(shù)保持在0.06至0.1之間,9CrSi鋼在室溫下摩擦系數(shù)達(dá)到0.12;在不同工作溫度下,摩擦系數(shù)都先快速增加后稍有減小并保持一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng),不同的冷作模具鋼的摩擦磨損性能受溫度影響程度不同。
5、 012Al鋼和Cr12MoV鋼的磨損量跟磨損表層的成分變化呈正相關(guān)。這主要是因?yàn)殡S著工作溫度的增加,總碳化物的含量改變,尤其分布在鋼中晶界處的M23C6、M2C、M6C和M7C3型碳化物,改變了對(duì)晶界的滑移阻礙、結(jié)合強(qiáng)度以及彌散強(qiáng)化作用,從而影響磨損機(jī)制;對(duì)于012Al鋼,磨損表層的M23C6型碳化物含量還影響了Laves相的含量,間接影響了固溶強(qiáng)化機(jī)制。9CrSi鋼和ASSAB88鋼的磨損量與模具鋼表層變化的 M7C3型碳化物含量
6、呈正相關(guān)。這主要是因?yàn)殡S著溫度的升高,模具鋼表層形狀不規(guī)則、圓整度較差的 M7C3型碳化物先增大后減小,使得磨面容易受到交變應(yīng)力影響從基體剝落,影響磨面的磨損機(jī)理。
工作溫度對(duì)四種冷作模具鋼的磨損機(jī)理有較大影響:環(huán)境溫度40℃時(shí)四種冷作模具鋼的磨損機(jī)理都主要為磨粒磨損;75℃-110℃時(shí)的主要磨損機(jī)理為粘著磨損和磨粒磨損;145℃時(shí)粘著磨損為主要磨損機(jī)理并伴隨少量的磨粒磨損;180℃時(shí)磨損機(jī)理主要為輕微氧化磨損并伴隨少量的粘著
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