冷擠壓凸模磨損數(shù)值模擬及涂層強(qiáng)化研究.pdf

1、本文使用有限元軟件模擬了冷擠壓杯形件的成形過(guò)程，通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立響應(yīng)面研究凸模圓角半徑和成形速度對(duì)凸模表面溫度和磨損深度的影響規(guī)律。為了同時(shí)降低模具表面最高溫度和最大磨損深度，基于有限元仿真結(jié)果，使用了多目標(biāo)遺傳算法同時(shí)優(yōu)化了模具圓角半徑和成形速度。隨后，為了進(jìn)一步強(qiáng)化模具表面，提高模具壽命，在W6Mo5Cr4V2模具表面設(shè)計(jì)了TiN、TiAlN、TiAlCrN涂層，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了W6Mo5Cr4V2基底和三種涂層的磨損行為。試驗(yàn)表明

2、，制備的鍍層材料提高了模具的表面硬度和耐磨性，大幅度地提高了模具的使用壽命。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在有限元模擬軟件Deform中，模擬了杯形件的擠壓成形過(guò)程，重點(diǎn)分析了凸模表面溫度分布和磨損行為。分析模具圓角半徑大小、成形速度、坯料與模具之間的摩擦因子對(duì)模具的表面最高溫度和最大磨損深度的影響。⑵將模具圓角半徑值和成形速度作為自變量，模具表面最高溫度和最大磨損深度作為目標(biāo)響應(yīng)變量進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立響應(yīng)面，以探尋他們之間的影響規(guī)律

3、。經(jīng)過(guò)方差分析，分別擬合的兩個(gè)目標(biāo)響應(yīng)變量（凸模表面最高溫度和最大磨損深度）與自變量之間的回歸關(guān)系是極顯著的。利用基于NSGA-Ⅱ的多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化凸模圓角半徑和成形速度，以同時(shí)降低凸模最高溫度和凸模最大磨損深度，結(jié)果表明使用的多目標(biāo)遺傳算法對(duì)凸模最高溫度和最大磨損深度的優(yōu)化效果顯著。⑶采用PVD電弧離子鍍(Arc ion plating, AIP)技術(shù)在W6Mo5Cr4V2基底上成功制備了TiN、TiAlN、TiAlCrN涂層。使用

4、顯微硬度計(jì)測(cè)試了W6Mo5Cr4V2基底、TiN、TiAlN、TiAlCrN的維氏硬度值。通過(guò)洛氏硬度計(jì)和劃痕儀定性和定量測(cè)定了TiN、TiAlN、TiAlCrN涂層與W6Mo5Cr4V2基底的結(jié)合力。隨后，通過(guò)HT-2001型POD銷(xiāo)盤(pán)磨損儀對(duì)幾個(gè)材料進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。采用Dektak150型表面輪廓儀測(cè)量W6Mo5Cr4V2基體與幾個(gè)涂層磨痕的表面形貌，并分別計(jì)算出了它們的磨損系數(shù)，評(píng)估了它們的耐磨性。⑷優(yōu)化凸模圓角半徑大小和成形速