压铸模具热疲劳裂纹萌生扩展及激光阻断技术研究

摘要

压铸模具由于经常受到冷热交替、复杂的应力环境而损坏，如何提高压铸模具的使用寿命，一直是人们不断探索的课题。近年来，模具激光阻断技术被越来越多的研究者所重视。模具激光阻断技术改善了表层的组织结构，改善其耐磨性、增强抗疲劳性，可有效地延长模具的服役寿命，极大地降低生产成本，提高经济利益。
　　本文从理论的角度对几种抗疲劳和抗磨损生物体的机理进行了研究，结合现有的压铸模具材料与工艺特性，以及国内激光加工技术应用水平，制定了激光阻断强化的新型工艺方法。
　　在具体的研究过程中，一方面，H13钢是一种压铸模具用钢，其服役过程受到加热与冷却，从而容易产生热疲劳。针对这一问题，研究压铸模具钢热疲劳的过程，采用热疲劳试验与 ANSYS数值模拟进行对比验证的方法来预测压铸模具热疲劳裂纹萌生扩展。采用 HMTH1热电偶自约束热疲劳试验机，对试件局部进行加热与冷却交替循环，观察并记录产生热疲劳裂纹时对应的循环次数及扩展长度，并利用 ANSYS软件来对该实验进行有限元模拟仿真，得到热应力场、温度场与不同热疲劳循环次数下裂纹的扩展路径，并与实验结果验证对比，从而更好地研究压铸模具钢的热疲劳裂纹萌生扩展问题。另一方面，通过 DPS软件设计正交实验，进行极差分析后，对激光参数进行了优化，同时也对不同仿生形态结构分别进行了热疲劳实验，并应用在实际工作的压铸模具中，进行追踪实验。实验结果发现：激光阻断方法可以有效的提高压铸模具钢工作表面的抗热疲劳性能，从而在整体上延长模具的使用寿命。

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第1章 绪论

1.1课题选题意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 试验材料及设备仪器介绍

2.1试验材料介绍

2.2试验所用仪器设备介绍

2.3本章小结

第3章 H13压铸模具钢热疲劳裂纹扩展数值模拟

3.1 ANSYS 软件简介

3.2 ANSYS与三维CAD软件接口探究

3.3 热疲劳试验

3.4 本章小结

第4章 正交实验优化激光加工参数

4.1 正交试验简介

4.2 激光阻断技术参数优化

4.3本章小结

第5章 激光仿生阻断修复应用产品研究

5.1 小试件激光仿生阻断实验

5.2 激光阻断技术实际模具产品修复

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢