热作模具钢PVD镀层热力耦合磨损行为研究

发布时间：2024-03-16 07:58

　　近年来随着科学技术的不断进步与发展,热成形也已成为汽车板材最为流行的制造工艺之一,而热成形模具是热成形过程中的核心零部件。热成形模具材料在恶劣的高温冲压环境下,周而复始的冲压变形过程中很容易发生热-力耦合作用的磨损现象。如果磨损量过大会直接导致冲压模具表面的失效,这大大地提高了汽车热成形板材的制造成本。目前工业生产中经常使用PVD镀层来提高热作模具的耐磨性能,深入研究热成形工艺中涉及的具有PVD镀层的热作模具材料在复杂高温成形过程的热机磨损行为,并评价相应热作模具材料的耐磨性能就具有十分重要的意义与价值。本文通过系统的实验和仿真分析,研究了具有PVD镀层的两种热成形模具钢材料(H13钢、DTDVA钢)的热机磨损性能,并与未镀层的样块进行对比研究,系统地分析了具有PVD镀层的典型热成形模具钢材料的热机磨损机理。此外,通过模拟实际工业生产中的热成形过程,进一步研究了具有典型冲击-滑移-保压过程的热成形模具钢材料热机磨损行为。具体研究内容如下:本文采用扫描电镜以及高倍光学显微镜对热力耦合磨损实验试样表面形貌进行研究,主要观察了冲击、滑移、保压三个过程区域的表面典型形貌,探究具有PVD镀层和无...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 热作模具材料热成形磨损及PVD表面处理技术研究
    1.1 热作模具材料及PVD表面处理技术发展现状
        1.1.1 热作模具材料的发展及现状
        1.1.2 PVD表面处理技术发展现状
    1.2 热作模具材料磨损及磨损仿真分析研究现状
        1.2.1 热成形模具钢磨损研究现状
        1.2.2 磨损仿真分析研究现状
        1.2.3 热成形模具钢磨损面临的问题
    1.3 本文主要研究内容
2 磨损理论的发展
    2.1 磨损理论
        2.1.1 磨粒磨损
        2.1.2 粘着磨损
        2.1.3 能量磨损理论
        2.1.4 疲劳磨损机理(剥层理论)
    2.2 磨损量的测量
    2.3 磨损量的计算
    2.4 本章小结
3 具有PVD镀层的热成形热作模具材料磨损实验研究
    3.1 热作模具钢材料基础性能对比
    3.2 PVD镀层制备
    3.3 PVD镀层基本情况分析
        3.3.1 镀层表面形态以及粗糙度
        3.3.2 镀层表面硬度
        3.3.3 镀层截面厚度
    3.4 热成形模具磨损试验
        3.4.1 实验方法分析路线
        3.4.3 实验材料选择与制备
        3.4.4 磨损实验装置
        3.4.5 实验测试分析
    3.5 实验装置设计制造
        3.5.1 实验装置的工作原理
        3.5.2 实验装置材料
        3.5.3 实验装置的调试
    3.6 模具磨损实验
    3.7 实验结果基础检测分析
        3.7.1 热力耦合作用磨损表面宏观形貌
        3.7.2 热力耦合作用磨损表面微观形貌
        3.7.4 磨损深度结果分析
    3.8 本章小结
4 热成形模具磨损有限元仿真分析研究
    4.1 Abaqus仿真软件简介
    4.2 摩擦损伤的特征
    4.3 基于修正Archard模型的磨损深度计算公式
    4.4 有限元模型的建立
    4.5 应力计算
    4.6 磨损深度测算
    4.7 有限元仿真试验结果分析
        4.7.1 试验磨损深度分析
        4.7.2 应力分析
    4.8 本章小结
5 结论
参考文献
致谢



本文编号：3929350