基于正交试验的锻锤磨损分析及工艺参数优化

基于修正的Archard磨损模型,将正交试验设计方法与数值模拟相结合,对径向热锻过程中锻锤磨损的影响因素进行敏感性分析,讨论了主要影响因素与锻锤磨损行为之间的关系,分析了锻锤工作面磨损深度的分布规律,并通过构建锻锤累计磨损量与锻造次数的关系,对锻锤的使用寿命进行预测。结果表明,径向压下率和摩擦系数是影响锻锤磨损的主要工艺因素,最优热锻工艺参数组合为:锻锤预热温度500℃、锻造速度400 mm/s、压下率4%、摩擦系数0.4;锻锤严重磨损区域位于成型区,呈条状分布,其中成型区入口处磨损最为严重;基于25次锻造后获得的锻锤累计磨损量与锻造次数的拟合关系,预测得到该锻锤的最大许用次数为488731次。

冲击载荷作用下的锻锤热力耦合分析

以用于径向锻造且由基体、过渡层、耐磨层三部分构成的材料复合锻锤为研究对象,分析瞬态热流、循环冲击载荷和热载荷导致的锻锤裂纹失效问题。通过构建热力耦合模型确定锻锤的裂纹危险区域,探讨冲击载荷、温度场与变形的传递关系,进而得到锻锤分别在冲击载荷、温度场和热力耦合作用下的应力和变形分布特征。研究结果表明,锻锤温度场分布不均匀,热影响区主要位于耐磨层工作面,温度随工作面纵向深度的增加而降低;耐磨层的机械应力远大于热应力,是产生疲劳裂纹的主要原因;锻锤变形主要是机械应力和热应力共同作用的结果,最大变形区域位于耐磨层工作面靠近预变形区一侧。仿真分析结果与锻锤实际失效情形一致,可为锻锤的优化设计提供参考。