發(fā)動(dòng)機(jī)氣門熱鍛模熱機(jī)復(fù)合疲勞失效分析.pdf

1、氣門是汽車配件中的一個(gè)重要零件。氣門成形過(guò)程中，模具工作環(huán)境惡劣，尤其是凹模R根部表面區(qū)域，由于承受周期性變化的高應(yīng)力、摩擦力和熱應(yīng)力等，使模具表面易發(fā)生磨損、拉傷甚至開裂，導(dǎo)致模具壽命降低，增大了氣門成形過(guò)程中的生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。因此有必要對(duì)氣門熱鍛模成形過(guò)程中的受力情況和溫度分布進(jìn)行研究，找到其發(fā)生失效的主要原因。同時(shí)需要尋求一種更便捷有效的方式來(lái)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)其壽命狀況，為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
　　本論文以成形氣門的失效凹

2、模分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。通過(guò)有限元軟件MSC.Marc對(duì)不同成形時(shí)間和冷卻時(shí)間下的成形過(guò)程進(jìn)行模擬，并根據(jù)結(jié)果文件對(duì)凹模進(jìn)行低周疲勞壽命分析。實(shí)現(xiàn)以模擬的方法替代具體的實(shí)驗(yàn)操作對(duì)鍛模進(jìn)行受力分析和疲勞失效分析。最后提出合理的改善措施以提高模具的實(shí)際使用壽命并通過(guò)模擬進(jìn)行驗(yàn)證分析。
　　具體研究?jī)?nèi)容有:
　　1)對(duì)工廠的失效模具進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明:凹模的主要失效形式有起皺、開裂、拉傷、變形等;失效基本都發(fā)生在凹模的R部位;凹模的

3、平均壽命在1100次左右。通過(guò)顯微電鏡、SEM掃描電鏡對(duì)取樣進(jìn)行失效分析，分析結(jié)果表明失效發(fā)生的主要原因是凹模R部位產(chǎn)生了接觸疲勞、冷熱疲勞、疲勞裂紋和磨損等。
　　2)通過(guò)有限元軟件MSC.Marc對(duì)氣門成形過(guò)程進(jìn)行熱-機(jī)耦合模擬分析，研究成形過(guò)程中凹模的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度變化情況，并研究了不同成形時(shí)間和冷卻時(shí)間對(duì)凹模受力和溫度的影響。結(jié)果表明:高應(yīng)力和高溫度主要集中于凹模的R部位，最大值分別為1300MPa和500℃左右;成形時(shí)

4、間的長(zhǎng)短對(duì)溫度的影響較小，應(yīng)力值則隨著成形時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，在1s時(shí)得到最小值;冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)內(nèi)應(yīng)力值的影響較小，溫度則隨著冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，在超過(guò)10s后下降趨勢(shì)較小。
　　3)根據(jù)模擬所得結(jié)果文件通過(guò)MSC.Fatigue軟件對(duì)凹模進(jìn)行熱機(jī)復(fù)合疲勞壽命分析。研究了不同成形時(shí)間和冷卻時(shí)間下凹模的疲勞壽命情況。結(jié)果表明:低壽命區(qū)集中于凹模的R部位，最低疲勞壽命值為1151次;隨著成形時(shí)間的越長(zhǎng)凹模疲勞壽命呈上升趨勢(shì)，直到1s