学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

细晶GCr15合金材料ECAE过程的数值模拟及摩擦学性能研究

作 者: 梁殿胜
导 师: 邓四二;苏冰
学 校: 河南科技大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: GCr15 ECAE(等径弯角挤压) 数值模拟 摩擦 磨损
分类号: TG376.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 31次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


材料内部晶粒大小对其宏观特性有重要的影响,细化晶粒可以提高材料强度、塑性、韧性及耐腐蚀性等。等径弯角挤压(ECAE)可以在不改变材料横截面和成分的条件下使其产生严重的塑性变形,从而使材料的晶粒得到细化,通过对常用轴承材料GCr15进行等径弯角挤压(ECAE)处理,使其晶粒得到细化,以期得到高性能、长寿命轴承钢。本课题基于弹塑性有限元理论,以MSC.Marc软件为平台,对GCr15钢的ECAE过程进行了数值模拟研究。通过模拟获得了模具不同外接圆弧角Ψ、内交角Φ以及不同摩擦系数μ对GCr15等径弯角挤压过程中挤压载荷和等效应变的影响规律。模拟结果表明:挤压载荷和变形均匀性随着模具外接圆弧角Ψ的增加而减小,挤压过程中载荷的变化分为3个阶段:快速增加阶段、过渡阶段、稳定阶段;挤压后GCr15试样大致分为3个区域,两端的变形微小区和中部变形稳定区。随着摩擦系数μ的增加,挤压过程中最大挤压载荷增加的趋势在不断加大;而其等效应变分布的均匀性却在减小,这是由于摩擦系数越大,试样与通道壁之间的摩擦力越大,阻碍试样表层流动的作用越明显,同时,由于支反力对挤压的试样有推动作用,这样就导致了下部变形的不均匀性向上扩展,摩擦力越大这种现象越明显。随着模具内角Φ的增加,挤压载荷和变形均匀性都在减小,综合考虑两者因素,当Φ取120°有利于挤压过程的进行和挤压后试样变形均匀性的分布。通过对GCr15钢等径弯角挤压过程的模拟分析,为挤压工艺的优化和挤压模具的制作提供了定量的数据参考。根据模拟结果选取外接圆弧角Ψ的过渡半径为10mm,内交角Φ为120°的参数设计并制作了挤压模具,利用模具对热轧态优质GCr15钢进行等径弯角挤压(ECAE)处理,将处理后的GCr15钢在销-环式的MPV-1500型摩擦试验机上进行摩擦磨损性能实验,考察了等径弯角挤压对GCr15摩擦学性能的影响。结果表明:经过ECAE挤压工艺处理的GCr15钢其微观组织得到了不同程度的细化,并且在摩擦过程中的摩擦系数及磨损质量损失都有显著的下降,ECAE处理GCr15钢增强了其耐磨性。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 ECAE 工艺概述  9-11
    1.1.1 ECAE 工艺原理  9
    1.1.2 ECAE 工艺特点  9-10
    1.1.3 影响ECAE 过程的主要因素  10-11
  1.2 ECAE 研究现状及发展趋势  11-12
  1.3 课题研究意义及内容  12-13
    1.3.1 本课题的研究意义  12
    1.3.2 本课题的研究内容  12-13
第2章 ECAE 挤压工艺对金属组织与力学性能的影响  13-19
  2.1 ECAE 对金属微观组织的影响  13-14
  2.2 等径弯角挤压(ECAE)对金属力学性能的影响  14-18
  2.3 本章小结  18-19
第3章 弹塑性有限元法原理及非线性行为分析求解  19-25
  3.1 弹塑性有限元法原理  19-21
    3.1.1 屈服准则  19-20
    3.1.2 Prandtl-Reuss 塑性流动增量理论  20
    3.1.3 弹塑性有限元法的应力应变关系  20-21
  3.2 非线性行为分析求解  21-23
    3.2.1 非线性分析  21-23
  3.3 非线性的求解  23-24
  3.4 本章小结  24-25
第4章 GCr5 钢 ECAE 过程有限元模型的建立  25-29
  4.1 有限元分析软件MSC.Marc 简介  25-26
  4.2 数值模型的建立  26-28
    4.2.1 ECAE 模具模型  26
    4.2.2 试样模型  26
    4.2.3 试样网格单元类型的设定  26-27
    4.2.4 材料模型  27
    4.2.5 接触定义  27-28
    4.2.6 摩擦模型  28
    4.2.7 运动参数定义  28
  4.3 本章小结  28-29
第5章 模拟结果与分析  29-41
  5.1 外接圆弧角Ψ对GCr5 钢ECAE 影响的有限元分析  29-33
    5.1.1 外接圆弧角Ψ对挤压载荷的影响  29-30
    5.1.2 外接圆弧角Ψ对等效应变的影响  30-33
  5.2 不同摩擦条件下GCr5 钢ECAE 过程的有限元分析  33-35
    5.2.1 摩擦对挤压载荷的影响  33-34
    5.2.2 摩擦对等效应变的影响  34-35
  5.3 模具内角对GCr5 钢ECAE 影响的有限元分析  35-40
    5.3.1 挤压载荷的变化情况  35-38
    5.3.2 等效应变的分布  38-40
  5.4 本章小结  40-41
第6章 GCr5 钢 ECAE 模具设计  41-49
  6.1 模具材料的选择  41
  6.2 模具结构参数的选取  41-42
  6.3 模具结构设计  42-48
  6.4 本章小结  48-49
第7章 ECAE 处理对 GCr5 钢微观组织及摩擦性能影响  49-65
  7.1 试验设备与方法  49-53
    7.1.1 试验设备  49
    7.1.2 试验材料的制备  49-51
    7.1.3 试验方法  51-53
  7.2 ECAE 处理对GCr5 钢微观组织的影响  53-56
    7.2.1 高温下金属流动性分析  53-54
    7.2.2 GCr5 钢的显微组织及硬度  54-56
  7.3 ECAE 处理对GCr5 钢摩擦磨损性能的影响  56-65
    7.3.1 摩擦性能  56-58
    7.3.2 磨损性能  58-60
    7.3.3 磨损形貌  60-63
    7.3.4 本章小结  63-65
第8章 结论与展望  65-67
  8.1 研究结论  65
  8.2 展望  65-67
参考文献  67-71
附录A Marc分析流程  71-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间的研究成果  76

相似论文

  1. LNG系统中工作压力设定依据与换热器正交试验设计,TQ051.5
  2. TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
  3. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  4. 纳米稀土硬质合金YG11R的成分与工艺优化及磨损研究,TG135.5
  5. 高强度钢板冲压件回弹的研究,TG386
  6. 筒形件可控径向加压充液拉深数值模拟与实验研究,TG386
  7. 硬质合金与钢连接工艺及机理研究,TG454
  8. 谐波齿轮传动柔轮应力及轮齿磨损分析,TH132.43
  9. 计及臂间搭接与摩擦影响的箱形伸缩臂整体稳定性研究,TH211.6
  10. 基于温度变化的润滑脂对接触疲劳寿命影响的研究,TH117.22
  11. 具有非对称端壁的涡轮叶栅气膜冷却数值研究,V231.3
  12. 复杂形体的高速气动对流及耦合换热研究,V215.4
  13. 轨道交通引起周围环境竖向振动的振源特性分析,U211.3
  14. 基于LIN总线的电动车窗控制方法研究,U463.6
  15. 循环流化床内颗粒聚团的传热特性研究,TK124
  16. 生物质直接再燃的数值模拟,TK16
  17. 670t/h四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程的数值模拟,TK224.11
  18. 1000MW超超临界褐煤锅炉炉内燃烧过程的数值模拟,TK224.11
  19. 喷动床内气固两相流动特性的研究,TK173
  20. 周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的试验研究及数值模拟,TK223.23
  21. 中心回燃式燃烧室燃烧特性研究,TK223.21

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 挤压 > 挤压工艺 > 工艺规程及工艺参数
© 2012 www.xueweilunwen.com