基于FGM的熱鍛模設(shè)計(jì)與仿真分析.pdf

1、在熱鍛生產(chǎn)中，熱鍛模具要承受高溫工件所帶來的巨大的熱負(fù)荷和機(jī)械沖擊，工況惡劣，從而導(dǎo)致模膛表面處容易產(chǎn)生相變、裂紋或變形等缺陷。因此，對(duì)模具進(jìn)行表面處理，提高模具表面的高溫性能，即可起到增強(qiáng)模具抵御熱負(fù)荷的能力，延長模具壽命。最近不斷發(fā)展的梯度材料涂層則為熱鍛模的表面處理提供了一種新思路和新方法。
　　 本文分析了熱鍛模在工作中的工況條件和負(fù)荷的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械沖擊基本一定的情況下，熱負(fù)荷就成為了影響模具壽命的最主要因素。在模膛

2、表面的溫度波動(dòng)區(qū)，模具所承受的熱負(fù)荷最大，也最容易形成各類缺陷和損傷。因此采用熱防護(hù)型的梯度功能材料涂制于熱鍛模表面能切實(shí)提高其抵御高溫、防止損傷的能力。
　　 本文探討了梯度功能材料的發(fā)展和運(yùn)用，對(duì)梯度材料的設(shè)計(jì)、制備和性能評(píng)價(jià)三要素進(jìn)行了比較，探討了彈性模量、泊松比、熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)對(duì)熱鍛模具性能的影響，掌握了梯度功能材料的種類和特點(diǎn)，并明確其在熱鍛模中運(yùn)用的可行性。
　　 通過有限元軟件DEFORM可有效模擬熱鍛

3、生產(chǎn)過程并進(jìn)行物理場的分析。本文選擇Ti-6Al-4V金屬材料和ZrO2陶瓷材料復(fù)合梯度涂層作為熱鍛模表面覆層，設(shè)計(jì)了梯度材料的層數(shù)和組成成分，計(jì)算了梯度材料的物性參數(shù)，建立了基于DEFORM的熱力耦合有限元模型并模擬了整個(gè)熱鍛成形過程。
　　 通過熱鍛成形過程模擬分析得到了熱鍛生產(chǎn)過程的溫度場和應(yīng)力場狀況，獲得了熱鍛模下模的溫度場和應(yīng)力場曲線以及熱鍛過程中的物理場變化情況；通過均質(zhì)熱鍛模和梯度涂層熱鍛模的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)：梯度涂層對(duì)