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锻模的工作环境非常恶劣,在反复高温、高载荷以及交变应力的长期作用下,锻模表面强度和耐磨损性能会降低,同时会发生疲劳失效,甚至会有裂纹的形成,严重地影响了锻模的使用寿命。因此,对锻模的裂纹修复技术以及残余应力消除技术进行研究来提高锻模的寿命,是具有非常重要的研究价值和学术意义的。为此,本文对45模具钢单层单道和单层多道堆焊进行了数值模拟,研究分析了堆焊过程中的温度场和应力场变化规律。随后建立了随焊锤击有限元模型,探究了各锤击工艺参数对堆焊件残余应力分布规律和消应程度的影响,并对锤击工艺参数进行了优化。最后本文开展了45模具钢堆焊实验,运用小孔法对堆焊件残余应力进行了测试,验证了数值模拟结果的准确性。为实际锻模的堆焊修复提供了一定的数据支持和合理的锤击方案。本文的主要工作内容和得到的主要研究结论如下:1.运用Abaqus有限元分析软件建立了45模具钢板单层单道和单层多道堆焊有限元模型,研究分析了单层单道和单层多道堆焊过程中堆焊件的温度场和应力场变化规律。堆焊件的温度场和应力场总是随着焊接过程不断变化的。在室温下,单层多道堆焊件上的残余应力沿垂直焊缝方向呈现非对称分布,而沿平行焊缝方向呈对称分布。随后,开展了45模具钢板堆焊实验,并运用小孔法进行了残余应力测试。通过对比发现,单道焊和多道焊残余应力模拟结果与实际结果基本一致。2.运用Abaqus有限元分析软件建立了45模具钢板单层单道随焊锤击有限元模型,研究分析了各锤击工艺参数(锤击介入温度、锤击气压以及锤头沿焊缝移动速度)对堆焊件残余应力分布规律和消应程度的影响。研究表明,锤击介入温度对残余应力的分布规律变化影响较大,其次是锤击气压,而在低温锤击时,锤头沿焊缝的移动速度对堆焊件上的残余应力变化影响较小。3.运用Design-expert软件设计了一组单层单道随焊锤击实验方案,按照实验方案进行了随焊锤数值模拟。随后通过多目标粒子群优化算法对单层单道随焊锤击工艺参数进行了优化,并得到了最优的锤击参数组合(锤击介入温度750℃、锤头沿焊缝移动速度2000mm/min和锤击气压0.1MPa)。在最优锤击参数组合条件下得到的横向和纵向残余应力幅值相比未锤击时分别降低了16.71%和14.26%。4.运用Abaqus有限元分析软件建立了45模具钢板单层多道随焊锤击有限元模型并进行了数值分析。其中,单层多道随焊锤采用单道随焊锤最优参数组合进行锤击,并研究分析了锤头水平方向的移动间距对堆焊件残余应力分布规律的影响。结果表明,锤头移动间距越小,锤击对堆焊件上残余应力的消除效果越明显。