热模锻模具型腔表层热负荷仿真分析.pdf

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1、《热加X-工艺》2013年9月第42卷第17期热模锻模具型腔表层热负荷仿真分析范酉根。吴延昭，王铎，吕芳，韩来福，刘大鹏f1．内蒙古第一机械制造集团六分公司，内蒙古包头014030；2．武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070)摘要：热锻模在连续锻压生产过程中承受热负荷及机械负荷，在它们共同作用下热锻模可能失效。运j}J有限元软件对汽轮毅终锻成型时模具所受热负荷进行了数值模拟分析。结果表明，热负荷是引起锻模失效的主要原因之一，减少热锻过r}1模具热负荷可以有效提高锻模使用寿命。关键词：热锻模：热负荷；机械负荷；数值模拟中图分类号：TG315．2文献标识码：A文章编号：1001—3

2、814(20l3)l7-0077—02ThermalLoadSimulationAnalysisofSurfaceLayeronHotForgingDieImpressionFANYougen，WUYanzhao一，WANGDuo’，LYUFang，HANLaifu，LIUDapeng(1．InnerMongoliaFirstMachineryGroupCorporation，Baotou014030，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abs

3、tract：Thehotforgingdiewithstandsthermalloadandmechanicalloadinacontinuousforgingproductionprocess．Undertheircombinedactions，theforgingdiemaybebecomeinvalid．Thethermalloadofdieforthecarfrontwheelhubinfinallyforgingformingwasnumericallysimulatedbyfiniteelementsoftware．Theresultsshowthat，thethermalloa

4、disoneofthemaincausesofforgingdiefailure．Reducingthethermalloadofthedieinhotforgingprocesscaneffectivelyincreasetheservicelifeofforgingdie．Keywords：hotforgingdie；thermalload；mechanicalload；numericalsimulation连续锻压生产过程中，南于热锻模具型腔表面与预热坯料接触发生热传导和锻造过程中坯料沿型腔表面滑移产生的摩擦热效应产生的负荷称之为热负荷【l3_：南锻压设备在锻件变形阶段施加在模具上的负

5、荷称之为机械负荷[41。研究发现，锻模所受负荷是影响热锻模寿命的根本因素[5_7J。其中，热负荷是引起模具失效的主要因素嗍。因此，通过有限元分析软件模拟热锻模具在锻压过程中所受热负荷的分布图1轮毂罔可以有效提高锻模使用寿命。Fig．1Wheelhubdrawing1轮毂终锻模型的建立本文采轿车前轮轮毂的终锻模作为研究对象。图1为轮毂零件图，由于工件和锻模均为轴对称图形，为了缩短计算时间，选择工件和模具的1／2对称面进行分析，图2为终锻模的有限元模型。它的主要技术参数为：①热锻模材料及顶料杆材料为图2热终锻模有限元模型收稿日期：2012—12．21Fig．2Finiteelementmodel

6、ofhotfinishforgingdies基金项目：材料成形与模具技术国家重点实验室开放基金项目(06·5)热作模具钢H13(4Cr5MoSiV1)，T件材料为45钢；作者简介：范西根(1956一)，男，内蒙古包头人，工程师，大专，主要从事锻压模具没计’作：电话：13015150839②终锻模具预热温度为300~C，件经预锻工序后77HotWorkingTechnology2013，Vo1．42，No．17放入温度为1l00℃的终锻模；③终锻过程中坯料与模3下模热应力分析具之间的摩擦因数为0．3，热传导系数为llW／由于温度变化而引起物体内部的应力变化，称(m×℃)，上模运动速度为45mm

7、fs，上模工作行程为为热应力。因此，模具热应力场的产生主要是由模具l6mlTl；数值模拟过程中，采用弹塑性热力耦合有限的温度场变化引起的，通过有限元模拟下模的温度元法求解．由于刚塑性热力耦合有限元法忽略了塑变化，得到下模的热应力分布。性变形中的弹性变形，不能直接分析弹性区的变形图4为终锻成形结束时下模热应力分布图。图及应力状态。当模具的物理模型为弹塑性热力耦合4表明，终锻成形结束时模具热应力场的状态同温时，模