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热作模具激光仿生强化工艺参数优化

作　者: 赵昆鹏
导　师: 刘立君
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光仿生强化激光熔凝热疲劳
分类号: TG665
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要

随着我国汽车、家电工业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。如何提高模具的加工质量和使用寿命，一直是人们不断探索的课题。针对热锻模具寿命短,直接导致资源浪费和生产成本的上升问题，本文分析了热锻模具表面热疲劳裂纹是影响其寿命主要因素之一。近年来，模具激光仿生强化技术被越来越多的研究者所重视。模具激光仿生强化处理改善表层的微观化学成分和组织成分，改善其耐磨性、提高硬度和增强抗疲劳性，可有效地延长模具的服役寿命，节约了昂贵的开模费用，进而极大地降低生产成本，缩短了工件的生产周期，扩大经济利益。本文的主要研究内容如下：在研究了植物叶片抗裂生物原型结构基础上，提出模具表面激光局部条纹仿生强化思想。建立了H13仿生强化单元体轮廓的数学模型，并对其进行分析。强化形式采用仿生条纹，但是激光强化加工方法有很多种，首先用正交试验设计的方法对试样进行分组实验，并采用激光熔凝的加工方法进行加工，根据单元体的面积找出最佳的工艺参数。然后对其进行金相组织的分析，再用硬度计对其进行硬度的测试和分析。分析最佳参数下的组织结构和性能是否得到提高。再采用直接激光填丝和先熔凝后填丝的两种加工方法进行试验，找出最佳工艺参数。然后再对所得试样进行金相组织的分析和维氏硬度的测试分析。看得到的单元体组织结构和硬度等性能是否得到提高。众所周知，热作模具的主要失效形式是热疲劳裂纹，所以最后对热疲劳性能进行测试。采用前面所得的三种强化方法的最佳试验参数和一组未强化加工的对比件，一共进行四组热疲劳试验。把实验结果再进行对比分析，找出几种强化方法分别对试样的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题选题意义  10
  1.2 国内外研究现状及分析  10-18
    1.2.1 热作模具失效分析  10-11
    1.2.2 激光表面强化技术研究现状  11-12
    1.2.3 激光熔凝技术研究现状  12-13
    1.2.4 工件表面仿生强化技术研究现状  13-16
    1.2.5 热疲劳发展现状  16-18
  1.3 本文的主要研究内容  18-19
第2章试验所用材料及主要仪器设备  19-26
  2.1 试验所用材料  19-20
  2.2 试验所用主要仪器及设备  20-26
    2.2.1 激光器  20-22
    2.2.2 金相显微镜及扫描电镜  22-23
    2.2.3 显微硬度计  23-25
    2.2.4 热疲劳试验机  25-26
第3章激光熔凝及组织硬度分析  26-37
  3.1 单元体横截面轮廓模型的建立  26-29
  3.2 正交试验  29-32
    3.2.1 正交试验设计方法  29
    3.2.2 正交试验结果及分析  29-32
  3.3 优化单元体的微观组织分析  32-35
  3.4 显微硬度  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章激光填丝强化及分析  37-46
  4.1 H13 钢激光填丝强化  37-41
    4.1.1 激光填丝对单元体形态影响  37-38
    4.1.2 激光填丝强化对硬度的影响  38-41
  4.2 H13 钢激光熔凝填丝强化  41-45
    4.2.1 激光熔凝填丝强化对组织影响  41-43
    4.2.2 激光熔凝填丝强化对硬度影响  43-45
  4.3 本章小结  45-46
第5章热疲劳试验及其结果分析  46-54
  5.1 热疲劳试验  46-51
  5.2 抗热疲劳裂纹机理探讨  51-53
    5.2.1 单元体的个体强韧化机制  51-52
    5.2.2 表面的抗热疲劳萌生机制  52
    5.2.3 表面的抗热疲劳扩展机制  52-53
  5.3 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
攻读硕士学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60

热作模具激光仿生强化工艺参数优化

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