汽车法兰盘热锻模具磨损失效的实验分析和数值研究

• 作者: 吴晓春 周路海 左鹏鹏 施渊吉 黎军顽
• 来源期刊: 摩擦学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 模具磨损 热锻 有限元 工艺优化
• 年，卷（期）: 2016,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 215-225
• 分类号: TG76
• 语种: 中文
• DOI: 10.16078/j.tribology.2016.02.011

摘要

采用扫描白光干涉仪和扫描电镜对汽车法兰盘热锻模具的表面磨损形貌进行观察,分析其磨损失效机理.同时,基于Archard磨损模型,建立热模锻过程的热-力耦合有限元模型,研究模具预热温度、锻造速率和模具热处理工艺等因素对模具磨损的影响.结果表明,锻后模具表面出现黏着磨损、氧化磨损和磨粒磨损现象,其中磨粒磨损造成的模具损伤程度最高,最大磨损深度约为100 μm;数值分析表明,当模具预热温度为250℃,锻造速率为300 mm/s时,锻后模具最高温度低于模具材料AISI H13钢的许用温度(620℃),且模具磨损深度达到最低水平;相比于淬回火热处理工艺,采用离子渗氮处理可使锻后模具最大磨损深度由7.2×10-5 mm下降至1.3×10-5 mm,磨损幅度降低82％,模具服役寿命提高约5.5倍,模拟结果与实际生产情况吻合.