擠壓成形彈-塑性接觸磨損微觀機(jī)理及磨損控制.pdf

1、擠壓技術(shù)具有“高效、優(yōu)質(zhì)、低消耗”的優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很高的實(shí)用價(jià)值。已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、儀表、電器、輕工、宇航、船舶、軍工等工業(yè)部門，已成為金屬塑性成形技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。 但擠壓工作狀態(tài)復(fù)雜，模具壽命低，制約了擠壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。隨著新材料和新產(chǎn)品的開發(fā)，對(duì)擠壓模具壽命提出了更高要求。模具壽命是一個(gè)綜合性的技術(shù)問題，在擠壓成形過程中，磨損是影響模具壽命的決定性因素，尤其在高溫成形過程中，模具因磨損而失效

2、的情況超過70％。模具的磨損不是材料的固有特性，與工況條件、模具材料、坯料材料、表面形貌、接觸方式、潤滑方式等多種復(fù)雜因素有關(guān)。模具的磨損是一個(gè)熱(溫度)-力(摩擦力)-化學(xué)介質(zhì)(潤滑劑)多因素相互耦合作用下的非線性動(dòng)力學(xué)問題，涉及到塑性力學(xué)、摩擦學(xué)、金屬學(xué)、化學(xué)、熱力學(xué)等多門學(xué)科的交叉知識(shí)，至今未形成統(tǒng)一的理論體系。因此研究擠壓模具的磨損機(jī)理及其控制方法，對(duì)提高擠壓模具壽命，豐富和發(fā)展塑性加工摩擦學(xué)具有重要理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

3、 本文從擠壓模具磨損的微觀機(jī)理出發(fā)，探索摩擦力的形成機(jī)制和磨損計(jì)算方法，分析微凸體的瞬時(shí)摩擦溫升，開展模具型腔等磨損優(yōu)化設(shè)計(jì)和磨損控制方法研究，以全面提高擠壓模具的壽命。具體研究工作如下： 1.首先基于Hertz接觸理論，引入塑性方程，建立微觀粗糙表面彈塑性接觸模型，利用粘著摩擦理論分析摩擦力形成機(jī)制，研究擠壓過程中微觀粗糙表面幾何形貌對(duì)摩擦系數(shù)的影響；然后將Hertz彈性接觸理論和熱傳導(dǎo)的基本理論相結(jié)合，研究兩粗糙表面相對(duì)滑動(dòng)

4、過程中摩擦引起的微凸體瞬時(shí)溫升分布情況。 2.采用熱力耦合有限元法計(jì)算由坯料塑性變形和坯料與模具間的摩擦引起模具型腔表面的本體溫升，并與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，用有限元模擬軟件分析的數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)樣本訓(xùn)練所建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以此模型預(yù)測擠壓模具型腔表面的本體溫升，以提高溫升計(jì)算速度，為模具溫升模型的建立奠定基礎(chǔ)。 3.將有限元分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法相結(jié)合，應(yīng)用于擠壓模具型腔優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用B樣條函數(shù)插值描述凹模型腔輪廓形狀，