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《熱沖壓工具的高導(dǎo)熱鋼的摩擦學(xué)性能》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、熱沖壓工具的高導(dǎo)熱鋼的摩擦學(xué)性能摘要：為了改善汽車工業(yè)中采用的新型熱沖壓工藝的性能以克服它們的許多缺點(diǎn)：例如氧化，模具磨損，嚴(yán)重的熱和機(jī)械循環(huán)?，F(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)新的模具材料以獲得更短的加熱和冷卻循環(huán)并且提高其強(qiáng)度和使用壽命。本文通過(guò)在600-800℃的溫度范圍內(nèi)加熱測(cè)量機(jī)械循環(huán)載荷來(lái)研究?jī)煞N新型高導(dǎo)熱鋼的摩擦學(xué)行為。研究結(jié)果表明，與均勻分布在金屬基體中的Mo元素相比，材料微觀結(jié)構(gòu)為集聚體的Mo元素有更好的性能，在最低測(cè)試溫度下減少摩擦與減少磨損之間關(guān)系更密切。1.介紹如今，熱沖壓是生產(chǎn)空車身結(jié)構(gòu)部件的最重要的技
2、術(shù)，大眾觀點(diǎn)認(rèn)為使用這種工藝可制造更多的車輛部件。我們可以回顧使用高溫成型工藝的優(yōu)點(diǎn)：（i）較短的工藝鏈，特別是在直接熱壓印的情況下，（ii）經(jīng)過(guò)變形工程后，機(jī)械性能會(huì)增強(qiáng)，并且不需要額外的熱處理，（iii）由于改善了較薄部件的框架剛度，減少了車輛的總重量，（iv）不存在對(duì)于環(huán)境十分危險(xiǎn)的并且需要昂貴的清潔操作的潤(rùn)滑劑[1]。與此相反，銷對(duì)工藝缺點(diǎn)，有相當(dāng)多的批評(píng)者需要工程師和工藝設(shè)計(jì)者面對(duì)，由于材料加熱和冷卻產(chǎn)生的大量能量消耗[2]以及高溫金屬板材和冷卻模具界面處的嚴(yán)重?zé)岷蜋C(jī)械條件，這是影響設(shè)備和工具的使
3、用壽命的關(guān)鍵問(wèn)題[3,4]。通常用避免工具潤(rùn)滑的方式以保持最終部件的表面質(zhì)量，特別是關(guān)于可涂漆性和可焊性[5]。因此，在形成過(guò)程中交界處產(chǎn)生剪切應(yīng)力，并且伴隨著由于不存在潤(rùn)滑劑冷卻作用而導(dǎo)致的內(nèi)模淬火中的散熱不足，導(dǎo)致傳熱系數(shù)（HTC），表面硬度，磨損率等問(wèn)題?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)中的貢獻(xiàn)可以分為以下幾組：1.工業(yè)研究，其中摩擦和磨損現(xiàn)象通過(guò)在預(yù)制系列工業(yè)設(shè)備中沖壓期間進(jìn)行的工業(yè)試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià);2.實(shí)驗(yàn)室研究旨在通過(guò)簡(jiǎn)單的常規(guī)測(cè)試再現(xiàn)熱沖壓過(guò)程中典型的摩擦學(xué)條件，或根據(jù)具體要求修改。后者大多數(shù)研究集中在材料在干燥條件下
4、的摩擦學(xué)行為，其中僅用于防止?fàn)t中的金屬氧化的金屬板涂層有助于降低高溫下的摩擦[6,7,8,9，20]。作者第一次介紹了一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中采用的新的再現(xiàn)在沖壓模具的使用壽命期間的循環(huán)熱機(jī)械條件的測(cè)試程序[14]。它被用于研究具有AlSi涂層[14]和Zn涂層[15,16]22MnB5板的常規(guī)X38CrMoV5-1合金工具鋼的性能，研究發(fā)現(xiàn)Zn涂層可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的AlSi，即使是在熱沖壓的最高溫度下進(jìn)行。模具對(duì)應(yīng)接口中的現(xiàn)象主要在第一組[10]中進(jìn)行研究，但材料和涂層的使用不與局部溫度和熱傳遞相關(guān)。研究觀察到，主要
5、損傷通常由材料轉(zhuǎn)移表示，這是由于在高溫下滑動(dòng)期間，金屬薄片涂層顆粒粘附，而磨粒磨損表現(xiàn)為較小的現(xiàn)象[3]。由于變形大部分在奧氏體范圍[11]附近完成，在界面處的熱傳遞指數(shù)是淬火階段要考慮的最重要的參數(shù)。一些作者證明了金屬片形貌和抗氧化涂層對(duì)傳熱系數(shù)的重要性，并指出熱物理性質(zhì)（即熱傳導(dǎo)率，特定熱容）是影響HTC的主要因素[12]。關(guān)于工具材料，在[13]中報(bào)道了工業(yè)發(fā)展的幾個(gè)例子，其中研發(fā)了在高溫下有高的硬度和HTC的特種鋼。不幸的是，實(shí)際用于制造模具和工具的普通材料并不是為此目的而設(shè)計(jì)的，并且一開(kāi)始是制約這
6、些工藝快速發(fā)展的關(guān)鍵限制。本文重點(diǎn)研究對(duì)象為為熱沖壓應(yīng)用特別開(kāi)發(fā)的新鋼種，具有高的表面硬度和高傳熱系數(shù)值，以確保淬火階段的最大熱交換率。所研究的兩種級(jí)別的鋼中鉬元素在金屬基質(zhì)中的分布是不同的。應(yīng)用一種新的高溫三維測(cè)試程序來(lái)研究模具材料與熱機(jī)械循環(huán)載荷的摩擦學(xué)條件，設(shè)定條件為正常表面壓力在幾十MPa的范圍內(nèi)，溫度從600℃至800℃。2.工業(yè)過(guò)程可以在熱沖壓工序中通過(guò)改變熱力學(xué)順序使幾何形狀種類繁多的零件獲得高機(jī)械性能，同時(shí)減少?zèng)_壓載荷。在該過(guò)程中，在實(shí)驗(yàn)條件下呈現(xiàn)鐵素體-珠光體顯微組織的坯料在高于奧氏體化溫
7、度（大約高于950℃）的爐中加熱。在180-360秒足夠長(zhǎng)的均熱時(shí)間之后，以確保完全奧氏體化，坯料被快速轉(zhuǎn)移到成形壓機(jī)，在那里它以高達(dá)30℃/s的冷卻速率形成和淬火[17]。由于高溫，平均成型載荷顯著降低，在坯料夾持器下坯料和模具之間的界面處的正常壓力在[18]5至15MPa的范圍內(nèi)，并且在最關(guān)鍵的成形部分具有約200MPa的峰值[19]。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于大部分的成型模具，平均正常壓力在幾十MPa的范圍內(nèi)。在循環(huán)結(jié)束時(shí)，所形成的組件具有完全馬氏體的微觀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度水平高于1500MPa并且仍然具有可靠的
8、延展性。3.材料3.1鈑金在研究中使用的材料是商業(yè)上可獲得的硼鋼USIBOR1500PTM，是一種用于熱沖壓的特別地設(shè)計(jì)，其包括覆蓋有Al-Si熱浸鍍鋅涂層的22MnB5金屬板，以防止在加熱和成形期間的氧化。片材的平均厚度為1.5（70.1）mm，標(biāo)稱化學(xué)組成報(bào)告在表1中。所提供的批料的平均涂層厚度在通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察測(cè)量的AlSi涂層的厚度中具有等于25（7×10）μm的符號(hào)散射。圖1a表示出SE
