多层金属热锻模的热机械疲劳寿命预测

热锻模服役环境恶劣,承受剧烈变化的循环热力载荷,极易导致热锻模型腔失效。采用多层金属结构可以显著提高热锻模的寿命与使用效果。以圆柱齿轮坯的锻造工艺为例,利用有限元软件Deform获得了多层金属热锻模在连续热锻条件下的循环温度场和应力分布;建立了多层金属热锻模热机械疲劳寿命预测方法与流程,利用热机械疲劳损伤预测模型对多层金属热锻模寿命进行了预测。结果可为多层金属热锻模的热疲劳寿命提供基础。     

多层金属热锻模在热锻服役下的循环载荷分析

热锻模在进行连续锻造时,型腔表层受到循环的机械载荷与激冷激热载荷,导致模具表层产生疲劳裂纹与失效。采用多层金属模具结构可以缓解热锻模所受热力载荷、提高热锻模的高温磨损性能以及热-机械疲劳磨损寿命。以直齿圆柱齿轮坯的锻造为例,利用有限元模拟和计算模型获得了均质热锻模和多层金属热锻模在连续热锻条件下的循环温度场和应力分布。结果表明,相对均质热锻模,以钴基合金为覆层、高速钢为过渡层的多层金属热锻模可以有效改善模具表层温度和应力分布;在一定程度上揭示了多层金属模具结构在热锻服役条件下的力学行为。     

基于有限元分析的精冲凸模寿命估算

文章采用有限元软件DEFORM-3D对常温下的AISI-1010钢材毛坯进行精冲成形模拟,同时对精冲凸模的应力场进行有限元分析。通过剖析精冲过程中凸模的应力应变分布规律,采用局部应力-应变方法,建立了模具与应力应变紧密相关的疲劳寿命估算模型。对疲劳强度指数b进行了修正,使估算模型更加接近实际地预测模具的疲劳寿命。     

长寿命热锻模的磨损分析与寿命预测

连续锻压生产中,热锻模承受热负荷与机械负荷,将导致热锻模因磨损、断裂、塑性变形、机械疲劳等形式失效,其中磨损失效所占比例最大.基于功能梯度材料和表面熔覆相结合的强化技术试制了长寿命热锻模试样,分析对比了均质热锻模和长寿命热锻模的磨损分布,并对两种热锻模使用寿命进行预测.研究结果表明,采用基于功能梯度材料和表面熔覆相结合...     

基于应变损伤的热挤压模具疲劳失效预测模型及验证

以典型热挤压凸模服役工况为切入点,通过有限元数值模拟获取模具危险部位的加载历程,采用Neuber算法对其进行修正,获得归一化处理之后的载荷谱作为疲劳分析的加载曲线;基于Manson-Coffin模型,实验获取模具材料在服役温度下的拉伸性能,得出材料的应变-寿命曲线,建立基于应变损伤的模具疲劳失效预测模型。针对铝合金挤压件特定工况,进行模具在球化退火+1020℃油淬+580℃×2 h两次回火处理后的疲劳寿命预测,并对模型进行验证。结果表明:所建模型预测寿命为1318次,实际寿命为1120次,模具失效部位、服役寿命与预测结果吻合良好。     

层状材料连杆热锻模锻压全过程仿真分析及模具寿命预测

在考虑大断面功能梯度层状复合材料连杆热模锻模具的材料性能和工况条件基础上,采用有限元分析软件Msc.Superform对层状复合材料连杆热锻模锻压全过程进行了热机械耦合分析。实现了对层状复合材料连杆热锻模,尤其是关键部位即焊层处的非线性大变形全过程的动态模拟仿真,得到了温度场、等效塑性应力应变场在时间和空间上的分布规律,并对模具的寿命进行了预测。     

精铸模具在热锻模上的应用

概述了精铸热锻模具的国内外应用状况，分析了精铸热锻模具在国内应用中存在的问题，精铸热锻模具钢合金化不合理、对精铸热锻模具钢韧性要求过高、对精铸热锻模具制造过程的控制不够严格和精铸热锻模具钢的热疲劳抗力和高温耐磨性不高等是国内精铸热锻模具未广泛应用的主要原因。采用新型精铸模具钢制备热锻模并进行现场应用。应用结果表明：精铸热锻模具具有性能高、寿命长、经济效益显著等明显的优势，精铸模具的寿命稳定达到5000件-7000件，比锻造模具寿命提高80％以上；精铸模具均以塑性变形、磨损失效和热疲劳为主要失效形式，已基本消除脆性断裂现象，因此热锻模的精铸是一个非常有前途的模具制造方法。     

热锻模工艺参数与模腔表层温度分布关系的模拟研究

常规热锻模的损伤主要原因是由于模具表层温度分布所引起的温度应力.模具表面所达到的最高温度和热渗透深度是预测损伤方式和确定表面处理或涂层厚度及性质的两个基本参数.以热锻轮毂的下模为例,用Deform 2D软件对表层温度分布进行了系统的模拟分析,研究了坯料温度、压力机速度、摩擦因子、模具初始状态对模具表层最高温度及高热流密度热渗透深度的影响并将所得的数据利用OrginPro软件进行拟合,找出其变化规律.结果表明:在热锻生产过程中,合理的选择加工工艺参数,能有效的降低模具表层温度,防止模具因表层软化而失效;通过表面技术来提高热锻模具寿命,应确保模具表面涂覆硬化层深度大于其热渗透层深度.     

气门热精锻模具的正常与异常失效

气门热精锻模在正常工作时其失效方式为磨损、冷热疲劳裂纹或压塌。然而由于模具加工、安装或使用不当会造成开裂,R位刮伤、毛坯卡模或平台麻坑等非正常失效。本文对各种失效形式及其对模具寿命与经济效益的影响进行了探讨。     

气门毛坯终锻成形过程的理论分析

运用有限元软件MAFAP ,对气门毛坯的终锻成形过程进行数值模拟分析 ,获得了金属在模具型腔内填充时的速度场、应变场分布以及模具受力等信息 ,并研究得到终锻成形的金属变形机理。由于变形不均匀 ,可能导致毛坯法兰边缘产生周向裂纹 ,在凹模圆角部位 ,由于承受大的正压力和摩擦力等原因 ,从而加快凹模开裂和表面拉伤的速度 ,降低凹模的寿命     

Fatigue damage analysis on body shell of a passenger vehicle

A method for design durability qualification of a vehicle body shell is presented. Field test data were used to produce an accelerated durability test that retains all of the damaging real time load histories present in the original test cycle. Fatigue analysis methods are used to access and compare the fatigue damage imposed during durability test and laboratory (torsion) experiments. A numerical methodology (FEM) was used to determine the critical local stresses on the component. These stresses were then experimentally measured by using strain gauges. Field tests were performed over public road tracks (stone paved and land surfaces) for loaded and empty vehicles in the customer environment. This acquired data was used to simulate durability tests in laboratory. A correlation between the results obtained in the durability tests and those obtained in a torsion experiment in laboratory was done.     

镍基铸造高温合金低周疲劳研究进展

镍基铸造高温合金具有优异的高温性能,广泛应用于航空发动机涡轮叶片等热端部件之中。航空发动机涡轮叶片是发动机中工作环境最为恶劣、结构最为复杂的零件之一,在发动机运行过程中所产生的高温交变应力的作用下,合金承受着严重的应力、应变循环损伤,裂纹往往在合金中的薄弱区域形成并扩展,使合金以低周疲劳的模式失效,严重影响了合金的服役寿命,因此对合金低周疲劳性能的研究尤为重要。本文详细阐述了影响镍基铸造高温合金低周疲劳性能的表面缺陷、内部组织及缺陷、晶体取向和低周疲劳试验条件等四方面因素,从位错运动方式和形态变化特点出发,研究了不同温度下镍基铸造合金的变形机制,最后总结了合金低周疲劳寿命预测的应力应变准则、能量准则、损伤累积准则及临界面和临界距离准则。     

疲劳损伤定量分析与失效评估研究进展

本文对疲劳损伤定量分析的理论和模型、断口定量分析疲劳寿命、疲劳应力以及对工程构件安全使用具有重要意义的基于损伤容限设计思想的原始疲劳质量与失效评估技术的研究现状进行了分析.通过断口定量反推疲劳应力和疲劳寿命应用最多的是Paris公式,疲劳裂纹萌生寿命目前还无法直接从断口上反推出来,一般通过人为设定a0值的方法计算疲劳裂纹萌生寿命.相对而言,国外对在役构件的剩余寿命评估方面开展了较多的工作.本文分析比较了国内外在疲劳损伤定量分析与失效评估研究的侧重点和思路的异同,并指出了加强失效分析在产品设计、生产、使用和维护各个环节的应用力度及开展失效评估技术研究是失效分析领域发展的两个重要方向.     

天然橡胶/顺丁橡胶共混物疲劳历程的研究

采用扫描电子显微镜、电性能测定和热重法等分析手段，研究了炭黑补强的天然橡胶／顺丁橡胶共混硫化胶的疲劳历程，探索了其内在的疲劳损伤机理。     

J.H.1957铝合金活塞断裂分析

东风四型机车内燃机上所用Ｊ．Ｈ．１９５７活塞,在运行约１．８×１０８ｍ后出现断裂。采用扫描电镜等手段分析了断裂活塞,结果表明活塞断裂的性质属于疲劳断裂。疲劳源是Ｕ形槽根部表面上的切削刀痕。     

TB6钛合金疲劳及裂纹扩展性能研究

本文对TB6钛合金锻件弦向和径向两种取样方向分别进行了室温和200℃下旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳和疲劳裂纹扩展性能试验研究。试验结果表明,弦向（C）和径向（R）两种取样方向对该合金锻件的旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展性能没有影响;温度升高可加速该合金锻件的疲劳裂纹萌生,但在裂纹扩展阶段,该合金高温下的韧性优势与屈服强度降低的劣势平衡的结果使其在室温～200℃温度范围内的疲劳性能基本不受温度的影响;在10—20mm的厚度范围内,厚度对该合金的疲劳裂纹扩展性能没有影响;在3．5％NaCl盐雾环境中。腐蚀介质对TB6钛合金的疲劳裂纹扩展速率在初始阶段有迟滞作用,但在应力强度因子范围大于14MPa m后有加速作用。     

超声频分量双周疲劳载荷作用下焊接接头疲劳行为

使用带超声频载荷分量的双周疲劳试验装置对Q345钢焊接接头分别进行纯低周、纯高周以及双周循环加载条件下的疲劳试验.应力比R为O.5,高周载荷频率约19 kHz.结果表明,叠加于大幅低周循环载荷上的小幅高周循环载荷及叠加于大幅高周循环载荷上的小幅低周循环载荷都能够对焊接接头造成严重的疲劳损伤.通过按外包络线表征双周疲劳强度,如果疲劳寿命使用低周载荷循环周次表征,低估了高周载荷分量对焊接接头造成的损伤;如果疲劳寿命使用高周载荷循环周次表征,又高估了低周载荷分量对焊接接头造成的损伤.     

Behavior of Fe-Mn-Al-C steels during cyclic tests

Alloys of the FeMnAlC system have been used for cryogenic purposes and for applications up to 673 K. At low temperatures, they have in general a better performance than austenitic Cr-Ni steels as far as fatigue is concerned, but are inferior to martensitic Cr steels. However, since the fatigue strength of FeMnAlC alloys in the temperature range of 523 to 823 K is higher than at room temperature, the present work has been conducted to describe the behavior of such alloys under the action of cyclic loading, including elasto-plastic deformation and cyclic temperatures. It has been concluded that components can be successfully subjected to cyclic loads in the elasto-plastic regime and to periodic changes in temperature under normal service conditions.     

组织状态对循环冲击及非冲击载荷下裂纹扩展的影响

本文对10~#钢和45CrNi合金钢的几种组织状态分别进行了冲击疲劳及非冲击疲劳裂纹扩展试验,结果表明:45CrNi的组织状态对冲击疲劳裂纹扩展的影响较对非冲击疲劳的大;10~#钢的组织状态对两种载荷下的裂纹扩展基本上无影响。结合微观机制和载荷特性,讨论了组织因素对冲击、非冲击疲劳裂纹扩展的影响。     

高浓度渗碳及其性能研究

对比研究了高浓度渗碳与常规渗碳后试样的组织和性能。结果表明：高浓度渗碳试样的硬度，耐磨性，接触疲劳性能最高，弯曲疲劳性能与常规渗碳试样的大致相同，并对试验结果进行了较为系统的微观机理分析。