激光復合造型覆蓋件模具成形過程的數(shù)值模擬與摩擦學實驗研究.pdf

1、大量研究表明，拉深成形過程中的摩擦學行為對模具壽命、成形件質量、工藝性能均具有顯著影響，且摩擦學行為是隨著時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。針對拉深零件常見的缺陷（起皺和拉裂），工程技術人員做了大量嘗試和努力，但拉深成形件的質量仍差強人意;Majeske和Hammet等測量分析多家汽車廠商提供的汽車覆蓋件發(fā)現(xiàn)，高報廢率仍是復雜形狀零件沖壓過程中一個突出問題，企業(yè)迫切需要尋找一種能顯著降低報廢率的技術，以提

2、高企業(yè)的競爭能力和經濟效益。因此對模具表面關鍵區(qū)域摩擦特性進行主動優(yōu)化設計制造是極其必要的，具有重要的工程意義。
　　 由于激光一系列的優(yōu)點，國內外學者一直推動其在工程實際方面的應用，激光微織構和激光毛化技術由此應運而生。研究表明，激光微織構形貌具有明顯的減摩效果，激光毛化形貌具有增摩作用，激光微織構形貌和激光毛化形貌相反的作用效果為模具表面摩擦學特性的主動設計制造提供了技術支持。對模具表面需要減小摩擦的關鍵區(qū)域進行激光微織構處

3、理，需要增大摩擦的關鍵區(qū)域進行激光毛化處理，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、成形件的質量以及成形工藝性能。
　　 本文在課題組前期研究的基礎上，以形狀更加復雜的汽車覆蓋件為研究對象，利用ABAQUS模擬軟件對覆蓋件的成形過程進行模擬計算，揭示了模具表面不同區(qū)域摩擦系數(shù)對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)由于覆蓋件的復雜性和非對稱性，因此模具表面不同區(qū)域摩擦系數(shù)

4、對成形性能的影響規(guī)律與軸對稱零件有顯著區(qū)別;且同一區(qū)域摩擦系數(shù)對不同位置成形件的性能影響也有所區(qū)別。在以上模擬的基礎上，以成形件的板厚變化幅度為優(yōu)化目標，利用均勻設計方法設計新的模擬方案，獲得了模具表面最優(yōu)的摩擦系數(shù)組合。對形狀更加復雜零件的成功模擬，進一步證實了模具表面摩擦影響的區(qū)域性特征，同時發(fā)現(xiàn)非軸對稱零件區(qū)域摩擦特性的復雜性。為以后激光復合造型技術的工程應用提供更加豐富的理論指導。
　　 其次，本文采用單因素輪換法對激光

5、毛化工藝進行了研究。通過激光毛化工藝實驗，揭示了離焦量、電流和頻率對毛化點形狀及尺寸的影響規(guī)律。此外，初步探究了毛化點區(qū)域材料的力學性能，研究結果表明，45鋼經毛化后重凝區(qū)的金相顯微組織為較致密的針狀馬氏體，硬度相對基體提高了近3倍。
　　 再次，在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨損實驗機上，進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比實驗，研究結果表明，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