论文部分内容阅读
在铝合金压铸成型过程中,模具承受周期性的加热和冷却作用,容易发生热疲劳失效,导致压铸模的寿命大大缩短。由于试验法成本高、周期长;理论计算方法模型建立困难,因此采用数值模拟方法研究铝合金压铸模热疲劳缓解机理对提高铝合金压铸模寿命具有非常重要的意义。 文章利用ProCAST建立了安装接头均质压铸模的二维压铸模型,分析了压铸热平衡形成过程中压铸模的温度场、应力场、等效塑性应变以及热疲劳寿命的评估方法,采用正交试验法优化了压铸工艺参数;建立了安装接头分层压铸模二维模型,选择了分层压铸模的覆层材料及覆层制备工艺,分析了三种分层压铸模压铸热平衡形成过程中压铸模的温度场、应力场、等效塑性应变并计算出了三种分层压铸模的热疲劳寿命,比较了覆层材料对分层压铸模寿命的影响。 本文的主要结论有: (1)对于均质压铸模,在其热平衡形成过程中,模具温度逐渐上升并且上升幅度逐渐减小,节点应力先增大后减逐渐小,在热平衡状态下,越靠近型腔表面,节点温度和等效应力的波动越大。等效塑性应变主要在热平衡形成过程中产生。 (2)基于热疲劳寿命计算公式通过正交试验优化了均质压铸模工艺参数,最佳工艺参数为浇注温度600℃、模具预热温度为250℃、脱模剂传热系数为400W/(m2·k)。 (3)与均质压铸模相比,在热平衡形成过程中,分层压铸模覆层内节点等效应力不断增大,增幅逐渐降低,节点等效塑性应变显著减小;热平衡状态下,分层压铸模节点温度波动显著减小。与覆层材料为单一Ni60材料相比,在覆层Ni60中加入陶瓷材料后,节点温度波动增加,等效应力波动增加,等效塑性应变增大。 (4)热疲劳最容易在分层压铸模型腔表面出现,覆层材料为Ni60、Ni60+TiC、Ni60+Al2O3的分层压铸模热疲劳寿命分别为840000次、1400000次、1600000次。通过与均质材料压铸模进行对比,发现覆层能大幅提升压铸模热疲劳寿命,并且在Ni60中加入Al2O3比在Ni60中加入TiC对压铸模热疲劳寿命的提升更大。