激光復(fù)合造型覆蓋件模具成形過(guò)程的數(shù)值模擬與摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大量研究表明，拉深成形過(guò)程中的摩擦學(xué)行為對(duì)模具壽命、成形件質(zhì)量、工藝性能均具有顯著影響，且摩擦學(xué)行為是隨著時(shí)間和空間變化的二元函數(shù)，在模具表面存在理論上的最優(yōu)摩擦系數(shù)分布。針對(duì)拉深零件常見(jiàn)的缺陷（起皺和拉裂），工程技術(shù)人員做了大量嘗試和努力，但拉深成形件的質(zhì)量仍差強(qiáng)人意;Majeske和Hammet等測(cè)量分析多家汽車(chē)廠商提供的汽車(chē)覆蓋件發(fā)現(xiàn)，高報(bào)廢率仍是復(fù)雜形狀零件沖壓過(guò)程中一個(gè)突出問(wèn)題，企業(yè)迫切需要尋找一種能顯著降低報(bào)廢率的技術(shù)，以提

2、高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益。因此對(duì)模具表面關(guān)鍵區(qū)域摩擦特性進(jìn)行主動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)制造是極其必要的，具有重要的工程意義。
　　 由于激光一系列的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直推動(dòng)其在工程實(shí)際方面的應(yīng)用，激光微織構(gòu)和激光毛化技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生。研究表明，激光微織構(gòu)形貌具有明顯的減摩效果，激光毛化形貌具有增摩作用，激光微織構(gòu)形貌和激光毛化形貌相反的作用效果為模具表面摩擦學(xué)特性的主動(dòng)設(shè)計(jì)制造提供了技術(shù)支持。對(duì)模具表面需要減小摩擦的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行激光微織構(gòu)處

3、理，需要增大摩擦的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行激光毛化處理，使模具表面的摩擦系數(shù)分布更加合理，從而提高模具的使用性能、成形件的質(zhì)量以及成形工藝性能。
　　 本文在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，以形狀更加復(fù)雜的汽車(chē)覆蓋件為研究對(duì)象，利用ABAQUS模擬軟件對(duì)覆蓋件的成形過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，揭示了模具表面不同區(qū)域摩擦系數(shù)對(duì)覆蓋件成形性能的影響規(guī)律，確定模具表面的主影響區(qū)、次影響區(qū)和微影響區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)由于覆蓋件的復(fù)雜性和非對(duì)稱性，因此模具表面不同區(qū)域摩擦系數(shù)

4、對(duì)成形性能的影響規(guī)律與軸對(duì)稱零件有顯著區(qū)別;且同一區(qū)域摩擦系數(shù)對(duì)不同位置成形件的性能影響也有所區(qū)別。在以上模擬的基礎(chǔ)上，以成形件的板厚變化幅度為優(yōu)化目標(biāo)，利用均勻設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)新的模擬方案，獲得了模具表面最優(yōu)的摩擦系數(shù)組合。對(duì)形狀更加復(fù)雜零件的成功模擬，進(jìn)一步證實(shí)了模具表面摩擦影響的區(qū)域性特征，同時(shí)發(fā)現(xiàn)非軸對(duì)稱零件區(qū)域摩擦特性的復(fù)雜性。為以后激光復(fù)合造型技術(shù)的工程應(yīng)用提供更加豐富的理論指導(dǎo)。
　　 其次，本文采用單因素輪換法對(duì)激光

5、毛化工藝進(jìn)行了研究。通過(guò)激光毛化工藝實(shí)驗(yàn)，揭示了離焦量、電流和頻率對(duì)毛化點(diǎn)形狀及尺寸的影響規(guī)律。此外，初步探究了毛化點(diǎn)區(qū)域材料的力學(xué)性能，研究結(jié)果表明，45鋼經(jīng)毛化后重凝區(qū)的金相顯微組織為較致密的針狀馬氏體，硬度相對(duì)基體提高了近3倍。
　　 再次，在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行了具有不同尺寸和不同分布的激光毛化試樣與光滑試樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明，毛化后試樣表面的摩擦系數(shù)均大于光滑試樣表面摩擦系數(shù)，隨著載荷、速度的