本文结合实际生产,以减小H13钢分流挤压模的疲劳失效率为目的,采用有限元和实验相结合的办法,分析了H13钢分流挤压模的疲劳失效形式;围绕分流焊合挤压过程中金属的流动及挤压力变化规律、H13钢本构方程、热机械循环应力下的疲劳强度、挤压力计算模型的修正、疲劳寿命预测等方面进行了系统的研究,获得如下主要结论:　　 1.H13钢分流挤压模的疲劳失效　　 疲劳失效是H13钢分流挤压模最常见的早期失效形式,主要表现为分流桥与模芯结合处的疲劳断裂。应力集中引起的局部拉应力水平超出工作条件下H13钢的疲劳强度是分流模疲劳失效率的最主要原因。　　 2.分流焊合挤压过程中金属的流动及挤压力变化规律　　 应用三维有限元法对一种6063铝合金方管的分流焊合挤压过程进行了详细分析,获得了挤压过程中金属的流动和挤压力变化规律,结果表明:在焊合高度方向上,固态焊合最先发生在两股金属中部,上部金属最后焊合。对于分流焊合挤压,整个成形过程可分为镦粗、分流、分流孔剩余间隙填充、固态焊合和稳态挤压五个阶段;挤压力在分流阶段刚开始时增幅较大,然后趋于稳定;在坯料挤出分流孔又尚未与焊合室接触时,挤压力因为摩擦面积的减小而降低;峰值挤压力出现在金属挤出模孔的瞬时,随后进入稳态挤压阶段。　　 3.H13热作模具钢的本构方程　　 利用Instron8032对H13钢在20℃-650℃范围内的弹性模量进行了测量,利用Gleeble1500对其在650-800℃温度范围,0.1-20s-1应变速率下的热压缩变形行为进行了研究。结果表明:弹性模量随温度的升高呈总体下降趋势,在150℃-350℃有小幅波动;流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。结合广义Hooke定理和利用Zener-Hollomon参数描述的双曲正弦函数,首次建立了H13钢的热变形行为的弹.塑性本构方程。　　 4.热机械循环应力下的疲劳强度　　 利用Instron8032电液伺服疲劳试验机,采用单点测试法,依次选取0.70b、0.650b、0.60h、0.50h、0.450b五个应力加载水平,在加载频率为20Hz、应力比为0.001的条件下,首次测得500℃时H13钢的疲劳强度为508MPa。　　 5.挤压力计算模型的修正　　 将“二次挤压”的概念具体化,即将一次完整的分流焊合挤压过程分割成“第一次多孔平模棒材挤压”以及“第二次平模型材挤压”;建立了型材复杂程度表征的新方法——“复杂因子”;在以上新思路基础上,结合经验系数公式,修正了挤压力计算模型。　　 6.高温低周疲劳寿命预测　　 应用Manson通用斜率公式,建立了H13钢的应变.高温低周疲劳寿命关系;在此基础上,结合有限元法提出了一种预测分流挤压模具寿命的方法,并从挤压速度和模桥根部圆角半径两个方面分析了其对模具低周疲劳寿命的影响规律,结果表明:疲劳寿命随着挤压速度的增加而减小,随着模桥根部圆角半径的增大而增大。其中,圆角半径因显著影响模桥根部的应力集中程度而成为决定模具疲劳寿命的关键参数。