H13模具钢与镀层硼钢的差温摩擦磨损行为

采用自主研制的销盘差温摩擦磨损装置模拟了实际热冲压界面处的不对称温度工况,对H13钢与镀层(GA、Al-Si)硼钢进行了时间为900、1500和2100 s的差温摩擦磨损试验。并对磨损后镀层硼钢的表面粗糙度、化合物、磨损形貌以及摩擦因数进行了分析。结果表明,随着时间的增加,两种镀层钢板的摩擦因数均呈现先减小后上升,最后波动稳定的趋势。在摩擦过程中,由于Al-Si镀层更早地完成液态-固态的转变,Al-Si镀层稳定阶段的平均摩擦因数较GA镀层更低;随着摩损时间的增加,两种镀层钢板的表面磨损程度不断加剧,磨损机制均发生了由轻微氧化磨损向严重剥层磨损的转变。

热冲压模具钢激光熔覆Stellite6钴基粉末的工艺研究

利用激光熔覆技术改善热冲压模具的表面性能,在H13热作模具钢表面熔覆Stellite6钴基合金粉末,进行一定范围内的梯度数值的工艺参数单道和多道熔覆工艺研究。研究了工艺参数对钴基熔覆层的高度、宽度、熔深和稀释率的影响。采用金相显微观察、硬度测试和XRD检测分析方法,研究了Stellite6钴基合金熔覆层的组织、硬度和物相组成。结果表明:在激光输出功率1200 W、扫描速度500 mm/min、送粉速率12 g/min、搭接率40%的激光熔覆工艺下,可得到理想几何形貌、组织细化、硬度较高的熔覆层。熔覆层主要物相是γ-Co和高硬度硬化碳化物组成,显微硬度较基体有了较大提高,表明激光熔覆Stellite6合金能有效改善H13钢的表面性能。

异形排气管件二次拉深成形减薄率的研究

研究了耐热钢异形排气管一次拉深成形和二次拉深成形的减薄率变化趋势。首先利用多工位冲压设备进行了最大拉深深度为85.43 mm的拉深试验,获得减薄率-凸模位置曲线。基于一次拉深试验结果分别进行了37.42、85.43、48.01 mm的最大拉深深度试验,并进行了拉深件顶部和拐角危险区域的减薄率对比,获得两区域的减薄率-凸模位置曲线。试验结果表明,在一次拉深成形时,拉深件拐角危险区域的减薄率为32.81%,拉深件开裂,需要进行二次拉深成形。在多步拉深成形时,预拉深件拐角区域的减薄率为9.72%,二次拉深件拐角危险区域的减薄率为12.18%,拉深件未开裂。

激光熔覆技术在模具磨损控制方面的研究进展

介绍了激光熔覆技术在模具表面处理中的常用工艺方法及关键工艺参数;总结了当前模具表面激光熔覆的主要材料体系及其熔覆层的组织和性能;最后提出了激光熔覆技术在控制模具磨损方面存在的关键问题及未来发展趋势。

复杂热冲压模具型面的激光熔覆强化及摩擦磨损控制技术

由于服役条件恶劣,热冲压模具的工作型面容易产生磨损与裂纹,而传统强化方式在减小模具磨损的同时存在诸多限制。为了实现复杂模具型面的熔覆,通过机械手和变位机变姿实现了激光熔覆路径优化,并采用差温往复式摩擦磨损实验装置模拟了热冲压工况,分析了激光熔覆层的摩擦磨损性能。研究结果表明,铁基粉末与钴基粉末两种熔覆层均能有效减小摩擦因数与模面磨损量,其中Stellite 12钴基粉末的激光熔覆层的摩擦因数与磨损量最小。扫描电子显微镜观测发现,Fe901铁基粉末与Stellite 12钴基粉末的激光熔覆层表面出现的氧化层与化合物起到了润滑减磨作用,实现了模面磨损控制。

Fe901激光熔覆层界面结合强度及断裂行为

为了研究H13热作模具钢再制造后基材与Fe901熔覆层的界面结合强度,以界面抗剪强度为指标对其进行了定量表征,分析了熔覆层各部分的显微组织,对断口形貌及断裂机制进行了分析,并利用有限元分析方法对界面的各种应力分布规律进行了分析。结果表明:熔覆层与基材形成了良好的冶金结合;最高界面抗剪强度为804.75 MPa,平均抗剪强度为779.73 MPa;通过断口形貌分析,界面的断裂类型为韧窝-准解理断裂的混合断裂形式;有限元分析表明,在剪切过程中界面的边缘存在较大的应力集中。熔覆层与基材具有很高的界面结合强度,在剪切过程中界面边缘由于发生较大的变形而导致应力集中,最先产生裂纹,导致界面破坏,进而发展为整个熔覆层断裂。

金属表面涂层高温摩擦磨损性能研究

主要介绍了金属表面涂层的几种制备方法,并介绍了几种性能优越的耐高温涂层,综述了金属表面涂层在高温下摩擦磨损性能的研究成果。提出了涂层的高温摩擦磨损性能指标(显微硬度、摩擦因数、磨损量,以及涂层与基体的结合强度),其中,显微硬度是评判涂层优劣的重要指标。最后,分析了耐高温涂层应用于热冲压模具领域的发展前景,指出应全方位深入研究模具表面涂层的硬度与高温环境的关系,开发适应热冲压复杂工况的涂层及配套的加工工艺流程,将耐高温涂层与热冲压模具相结合,以提高模具的工作性能。

基于激光熔覆的自润滑复合涂层制备及其性能研究

为了防止H13热作模具钢在使用过程中出现的磨损失效现象,使其在工作环境下(200℃)具有自润滑能力,在H13热作模具钢表面进行激光熔覆,成功制备了具有自润滑能力的Stellite 6-Cr_(3)C_(2)-WS_(2)复合涂层。研究了Stellite 6-Cr_(3)C_(2)-WS_(2)复合涂层对熔覆涂层表面性能的影响。对熔覆涂层分别进行了X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)组织观察、能谱(EDS)分析、显微硬度测试和摩擦磨损试验测试,系统地研究了物相组成、微观组织、显微硬度和磨损性能等。试验结果表明:熔覆涂层在激光束照射下反应生成的主要物相有γ-(Fe, Co)、Cr_(7)C_(3)硬质相、(Cr, W)C碳化物和CrS自润滑相;熔覆涂层显微组织主要由平面晶和树枝晶构成;熔覆涂层硬度是基材硬度的2~3倍,表面摩擦因数为基材表面摩擦因数的65%。因此,热作模具钢H13表面的熔覆涂层的硬度和耐磨性均得到了很大的提高。