【摘要】：模具是金屬加工業(yè)基礎(chǔ)裝備之一,板料拉深成形在各行業(yè)發(fā)揮重要作用。拉深模具與工件間的摩擦副系統(tǒng),其摩擦學(xué)特性不僅對工件的成形質(zhì)量有重要影響,對拉深模具的服役壽命也至關(guān)重要。因此研究拉深模具與工件之間的摩擦學(xué)特性具有理論和工程指導(dǎo)意義。研究表明,在模具表面關(guān)鍵敏感區(qū)域,設(shè)置激光復(fù)合織構(gòu),可實現(xiàn)對模具表面最優(yōu)摩擦特性分布,進而控制板料塑性變形和材料流動,改善成形件質(zhì)量。而模具表面激光復(fù)合織構(gòu)形貌的耐久性,是判斷模具表面激光復(fù)合織構(gòu)技術(shù),能否進行大規(guī)模實際工程推廣的關(guān)鍵因素。因此,本文以模具鋼表面激光復(fù)合織構(gòu)的摩擦學(xué)行為為研究內(nèi)容,對模具鋼表面進行激光復(fù)合造型加工,開展在油潤滑狀態(tài)下的復(fù)合織構(gòu)摩擦學(xué)性能試驗。以期通過改善拉深模具與板料之間的接觸狀態(tài),優(yōu)化拉深模具表面摩擦學(xué)特性,減小表面磨損,延長服役壽命,并提高成形件質(zhì)量。論文主要研究內(nèi)容如下:第一部分:激光復(fù)合織構(gòu)工藝試驗研究。首先,在冷作模具鋼Cr12表面,通過激光復(fù)合造型工藝,加工出一定規(guī)則尺寸及分布的毛化織構(gòu)及微造型織構(gòu),并采用單因素輪換法,分別研究SPI光纖激光系統(tǒng)中兩個重要參數(shù)(激光功率、脈寬)對復(fù)合造型尺寸參數(shù)的影響。其次,對激光毛化織構(gòu)進行金相微觀表征,并對毛化織構(gòu)和未造型試樣進行硬度檢測。試驗結(jié)果表明:毛化織構(gòu)直徑和高度與激光功率均呈正相關(guān)關(guān)系,即激光功率增加,毛化織構(gòu)直徑和高度均增加;脈寬增加,毛化織構(gòu)直徑增加,毛化織構(gòu)高度呈現(xiàn)先增加后減小趨勢。凹坑直徑與激光功率和脈寬均呈正相關(guān)關(guān)系,隨激光功率和脈寬增加,凹坑直徑增加;凹坑深度與激光功率和脈寬之間非簡單線性關(guān)系;與基材相比,毛化織構(gòu)金相組織更致密,顯微硬度值也更大。第二部分:冷作模具鋼表面毛化織構(gòu)的摩擦學(xué)研究。研究冷作模具鋼Cr12表面凹頂球冠狀毛化織構(gòu)和火山口毛化織構(gòu)面積占有率以及工況參數(shù)中載荷和速度對摩擦學(xué)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:凹頂球冠狀毛化織構(gòu)面積占有率越大,摩擦系數(shù)與磨損量都越大;火山口毛化織構(gòu)試樣最優(yōu)毛化面積占有率為27.3%,其對應(yīng)的試樣表面摩擦系數(shù)和磨損量最小;在試驗范圍內(nèi),面積占有率為27.3%的火山口毛化織構(gòu)試樣摩擦系數(shù)最小,面積占有率為7.6%的凹頂球冠狀毛化織構(gòu)試樣磨損量最小;在油潤滑狀態(tài)下,摩擦系數(shù)隨載荷增加呈先減小后增加趨勢,摩擦系數(shù)隨線速度增加呈減小趨勢。第三部分:熱作模具鋼表面毛化織構(gòu)的摩擦學(xué)研究。研究熱作模具鋼5CrNiMo表面M狀毛化織構(gòu)面積占有率和毛化高度對摩擦學(xué)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:M狀毛化織構(gòu)面積占有率對穩(wěn)定后的摩擦系數(shù)影響不大,但面積占有率越大,跑和階段摩擦系數(shù)波動越小,磨損量越小;M狀毛化織構(gòu)高度對穩(wěn)定后的平均摩擦系數(shù)影響較大,毛化織構(gòu)高度越高,其平均摩擦系數(shù)越大;面積占有率為45%,高度為h=3.5μm的M狀毛化織構(gòu)試樣減摩耐磨特性最好,與光滑試樣相比,試樣摩擦系數(shù)減小約85%,磨損量減小約99%;跑和階段,試樣表面磨損量是總過程磨損量的58%~62%。此外,試樣在跑和階段主要以犁溝磨損為主,穩(wěn)定階段主要以黏著磨損為主。
【圖文】：

工件間的摩擦副系統(tǒng)，其摩擦的服役壽命也至關(guān)重要。由于生表面，因此模具與工件之間及到摩擦學(xué)、彈塑性力學(xué)、熱塑性成形中摩擦系數(shù)的影響因與傳統(tǒng)機械行業(yè)不同，其影響原因是：（1）金屬塑性成形觸界面的摩擦系數(shù)也隨時間不表面變形產(chǎn)生影響；（3）金超越材料的屈服極限，，因此摩，進而對潤滑狀態(tài)產(chǎn)生影響；表面間的接觸狀態(tài)。因此，對具有重大意義。

（1）凸起 (2)凹坑 (3)凹槽圖 1.2 三種表面織構(gòu)幾何形貌Fig.1.2 Three kinds of surface texture（1）激光毛化技術(shù)研究進展激光毛化技術(shù)是利用高能量、高重復(fù)頻率的脈沖激光束照射到靶材表面，使得靶材局部熔化和汽化，材料發(fā)生流動，當(dāng)激光束停止照射時，材料由于極冷作用快速重凝，從而在材料表面獲得凸體織構(gòu)。目前毛化技術(shù)也是數(shù)見不鮮，其特性比較如表 1.1 所示[23]。表 1.1 常見毛化技術(shù)的特性比較Tab.1.1 Properties of different texturing technologies工藝特性毛化技術(shù)噴丸毛化（SBT）電火花毛化（EDT）激光毛化（LT）電子束毛化（EBT）
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG385.2;TG665

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉澤宇;魏昕;謝小柱;華顯剛;洪繼偉;;激光加工表面微織構(gòu)對陶瓷刀具摩擦磨損性能的影響[J];表面技術(shù);2015年10期

2 符永宏;王浩;楊燁剛;符昊;華�？�;;不銹鋼光纖激光毛化及其摩擦性能[J];表面技術(shù);2015年01期

3 符永宏;肖開龍;華希俊;袁志超;楊燁剛;;表面微溝槽車刀的切削試驗與性能分析[J];中國表面工程;2013年06期

4 徐兵;;基于Wyko NT1100表面輪廓儀的光纖端面檢測[J];計量與測試技術(shù);2013年03期

5 Brian Dean;Bharat Bhushan;楊紹瓊;李山;田海平;李一凡;;湍流流動中鯊魚皮表面流體減阻研究進展[J];力學(xué)進展;2012年06期

6 符永宏;施余峰;華�？�;孫東成;張宗濤;;激光毛化表面的摩擦學(xué)性能實驗研究[J];中國機械工程;2011年19期

7 朱定一;喬衛(wèi);王連登;;仿荷葉微凹凸表面的疏水機理與判據(jù)[J];科學(xué)通報;2010年16期

8 符永宏;李成冬;華�？�;米濤;倪健;;激光毛化微凸形模具鋼表面摩擦磨損性能研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2009年05期

9 賴鵬;張慶茂;;激光毛化技術(shù)的評述及展望[J];激光與光電子學(xué)進展;2009年04期

10 周樂;陳培鋒;王英;;多棱鏡掃描分光多頭激光毛化技術(shù)研究與實踐[J];中國激光;2009年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李進;光纖激光復(fù)合織構(gòu)形貌的數(shù)值模擬與試驗研究[D];江蘇大學(xué);2017年

2 朱明珠;射頻脈沖CO_2激光軋輥表面毛化技術(shù)及工藝實驗研究[D];華中科技大學(xué);2006年

本文編號：2629960