某耳轴锤上模锻模具断裂及裂纹扩展研究

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1、某耳轴锤上模锻模具断裂及裂纹扩展研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：张月婷指导教师：周杰教授学位类别：工程硕士（材料加工工程领域）重庆大学材料科学与工程学院二O一五年四月AtrunnionofhammerforgingonfractureandcrackpropagationresearchAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByZhangYuetingSupervisedbyProf.Zhou

2、JieSpecialty:ME(MaterialProcessingEngineeringField)CollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要耳轴是汽车的联接部件，长安汽车公司的耳轴采用锤上模锻制造，其锤锻凹模在服役过程中发生了断裂失效。锤锻模的工况恶劣、寿命较低。锤锻模的工作状况一般有冲击力大、摩擦剧烈和急热急冷的特点。锤锻模的失效形式有磨损、塑性变形、断裂。通过长期的生产实践总结得出，磨损、塑性变形

3、失效约占70%，断裂(裂纹)失效约占30%。本文先研究了凹模宏观断口的形貌，得到疲劳断裂的特征，同时对应于模具型腔的几何结构特点，推测认为工作过程载荷较大和应力集中是产生疲劳断裂的主要原因。其次，根据耳轴锤上模锻实际生产工艺，建立deform有限元模型，进行有限元数值模拟分析。结果表明：凹模深槽圆角过渡区域产生了应力集中带，是凹模的危险位置。模拟数据验证了由宏观断口观测所得的推断。然后，为了而减小凹模深槽圆角处的应力集中，减小圆角处的单点的最大应力值，并使圆角处的应力值变化趋于缓和，延迟断裂裂纹的产生和扩展，从而在一定程度上提高锤上锻模的寿命。本文采用逐步增加

4、此圆角处的拔模斜度和圆角半径方法来改变模具结构，从而得出较优的锤上锻模结构。最后，应用ALOF软件对锤锻模具裂纹扩展进行模拟分析，对裂纹扩展的趋势进行了预测分析，此方法的应用也为研究裂纹形成及锻模开裂提供了重要参考。关键词：耳轴，锤锻模，数值模拟仿真，裂纹扩展分析I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTTrunnionistheconnectingpartsofcar,trunnionofChangAnautomobilecompanyismanufacturedhammerforging.Thefracturefailureofbottomdiehap

5、penedintheprocessofservice.Ontheseriousworkingcondition,itsservinglifeisshort.Theworkingconditionsofhammerforgingdiegenerallyisonahugeimpact,violentfrictionandthesnaphotandcold.Failureformofhammerforgingisdiewearorplasticdeformationorfracture.Throughthelong-termproductionpracticeiss

6、ummarized,Wear,plasticdeformationfailureaccountedforabout70%,fracture(crack)accountedforabout30%.Thispaperfirststudiedtheconcavediemacrofracturemorphology,foundthatthefatiguefracturecharacteristics:Atthesametimecorrespondingtothemoldcavitygeometricstructurecharacteristics,ontheworki

7、ngprocessoftheloadandstressconcentrationistheproduceofthemaincausesoffatiguefracture.Secondly,accordingtothetrunnionofhammerforgingproductionprocess,thefiniteelementmodelisestablished,thefiniteelementnumericalsimulationanalysis.Theresultsshowedthatthediedeepgroovefillettransitionreg

8、ionofthestressconce