半軸套管法蘭預(yù)鍛熱擠壓成形過程中凸模磨損規(guī)律研究

1、最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文半軸套管法蘭預(yù)鍛熱擠壓成形過程中凸模磨損規(guī)律研究半軸套管法蘭預(yù)鍛熱擠壓成形過程中凸模磨損規(guī)律研究摘要：文章主要應(yīng)用DEF0RM-3有限元軟件對半軸套管法蘭預(yù) 鍛熱擠壓成形過程進行數(shù)值模擬分析，分析凸模在熱擠壓過程中各階 段工藝參數(shù)對磨損量的影響規(guī)律， 從而得到優(yōu)化的凸模工藝參數(shù)。得 到的研究結(jié)果能夠用來指導(dǎo)工藝實踐，從而提高模具的壽命和產(chǎn)品質(zhì) 量。關(guān)鍵詞：半軸套管法蘭；有限元分析；磨損中圖分類號：U463.218+.6文獻標識碼：A文章編號：1674-0432 (2013) -01-0190-20引言半軸套管是汽車上一個重要的零部件，且工作的時候，承載著多種

2、復(fù)雜的交變應(yīng)力。而半軸套管成形工藝一直是汽車鍛造業(yè)的難題之 一一1。模具磨損是影響壽命和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，尤其在高溫時 模具磨損而失效的情況超過 70%因此，在熱擠壓過程中，如何減少 磨損、避免局部磨損過大是目前的一個難點問題2。熱擠壓的過程中，能夠建立很好的成形工藝參數(shù)與模具磨損量的關(guān)系，就能夠更好的指導(dǎo)模具設(shè)計和生產(chǎn)，這樣能提高模具的使用壽命3。本文就是采用DEFORM-3數(shù)值模擬技術(shù)的方法對半軸套管法蘭擠壓凸模成形 過程中的磨損狀況進行模擬及分析，通過數(shù)值模擬結(jié)果從而得到可降 低模具磨損量的工藝參數(shù)。研究了模具初始溫度與硬度、模具下壓速 度條件對磨損量的影響規(guī)律.1半軸套管法蘭模擬過程

3、中參數(shù)設(shè)定我們采用Deform-3d軟件基于熱力耦合剛粘塑性有限元技術(shù)，將 坯料視為剛粘塑性體，將上凸模和下凹模模具視為剛性體。利用 solidworks三維軟件造型獲得模具的結(jié)構(gòu)和初始坯料的三維幾何模 型，之后導(dǎo)入到DEFORM-3前處理模塊中。坯料材料為45號鋼，坯 料加熱溫度我們選用2000C，材料模型為剛粘塑性流動應(yīng)力模型二 (,T),這里的模具材料為H13,模具硬度HRC為46,初始溫度300C;外界環(huán)境溫度為20C，摩擦模型采用塑性剪切摩擦，摩擦系數(shù)為 0.12，熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.004，凸模的運行速度為10mm/s坯料的網(wǎng)格 劃分為100000，凹凸模的網(wǎng)格劃分別為50000.我們

4、采用Archard磨 損模型預(yù)測模具在成形過程中的磨損量，其表達式為式中，為磨損深度；P為模具表面正壓力；v為滑動速度；a，b，c為標準常數(shù)，a, b取1, c取2.K為與材料特性相關(guān)的常數(shù)，k為2X10-5 ; H為模具 初始硬度（HR）2半軸套管模具磨損影響分析2.1半軸套管法蘭凸模初始硬度對磨損量的影響圖2是同為凸模下壓52mn所示半軸套管法蘭模具不同初始硬度 下的表面磨損分布情況。當其他數(shù)值模擬參數(shù)不變，硬度變化時的模 擬情況。圖2當初始硬度提高到HRC40表面處理后）時，最大磨損 量為0.0000400。而初始硬度為75時，最大的磨損量為0.0000146。 經(jīng)過大量的模擬不同硬度的

5、實驗（如圖3）可以看出其磨損能力情況。 通常情況下，材料的強度越高則韌性越低，所以對于我們選擇一個最 佳的硬度范圍以達到最優(yōu)的強韌性搭配是提高模具耐磨能力的關(guān)鍵 點。2.2半軸套管法蘭初始速度對磨損量的影響圖4是同為凸模下壓52mn所示半軸套管法蘭凸模不同初始速度 下的表面磨損分布情況。當其他數(shù)值模擬參數(shù)不變，我們選取圖4中 5mm/s和30mm/s速度變化時的模擬情況如下面所示。當速度提高到 30mm/s時，與5mm/s相比較磨損量非常大。經(jīng)過大量選取不同速度 的模擬實驗（如圖5）關(guān)系，可以看出凸模下壓速度太快會影響模具 壽命，太慢對生產(chǎn)效率很有影響，所以選擇適當速度尤為重要。2.3半軸套管

6、法蘭初始溫度對磨損量的影響圖6是同為凸模下壓52mn所示半軸套管法蘭凸模不同初始溫度 下的表面磨損分布情況。當其他數(shù)值模擬參數(shù)不變，不同初始溫度下 模具表面的磨損變化時的模擬情況如下面所示。我們首先選取了圖6中150C、350C和400C等一系列不同溫度進行數(shù)值模擬分析。不同的溫度得出了不同的半軸套管法蘭凸模最大磨損情況。經(jīng)過大量的不同溫度模擬實驗，如圖6及圖7可以看出，開始的 階段模具的溫度較低，在沒有完全達到模具的預(yù)熱溫度時， 模具容易 產(chǎn)生脆性斷裂失效。經(jīng)過分析選擇凸模模具最佳預(yù)熱溫度應(yīng)為 300C 左右。3結(jié)論本文應(yīng)用DEF0RM-3軟件對半軸套管法蘭預(yù)鍛熱擠壓過程中模 具磨損過程進行了有限元模擬分析，得出工藝參數(shù)對模具磨損的影響 規(guī)律，以及速度、溫度和材料硬度的多少等對成形效果的影響。模具 的初始硬度要是越高，其抗磨損的能力越強。選用熱穩(wěn)定性高的金屬 材料或?qū)δ＞哌M行表面強化處理是防止模具磨損最有效的方法。而在擠壓過程中，溫度對磨損的影響較為復(fù)雜，一個是模具表層會軟化， 另一個是模具表層會形成氧化膜。預(yù)熱溫度升高會造成模具表層軟 化，所以要選擇好預(yù)熱溫度，熱擠壓過程中，下壓速度的快慢，影響 著成形效果及模具磨損量的多少，所以要選擇合適的下壓速度。通過 DEFORM-3模擬軟件的模擬分析，大大降