镀层超高强钢板与热冲压模面间的摩擦磨损行为研究

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随着对汽车轻量化需求和安全撞击标准的提高,热冲压成形技术已成为生产超高强钢零件的理想工艺。但由于热冲压模具服役于周期性热载荷和机械载荷的工作环境,容易加速模具模面的磨损失效,进而影响产品的成形质量。因此,需要深入的研究热冲压模具模面与超高强钢板间的摩擦学关系,以降低或抑制热冲压模具的磨损。本文通过研发摩擦试验装置,探究热冲压工况下模具模面的摩擦磨损行为,并制备激光熔覆层来降低模面的磨损,其主要研究工作如下:(1)设计并搭建了基于销–盘测试方法的差温摩擦试验装置,该装置能够模拟热冲压成形工况,实现钢板与模具模面间的差温分布环境。根据热冲压成形工况和摩擦试验的要求,对差温摩擦试验装置的加热系统、冷却系统、加载系统、往复运动平台、高温腔、摩擦系数测量等模块进行设计,并通过COMSOL软件对装置中销–盘接触界面的温度场进行仿真分析,以保证试验时,销–盘接触界面的摩擦温度与实际热冲压成形中的温度相似。(2)基于差温摩擦试验装置,研究了镀层超高强钢板与模具模面间的差温摩擦磨损行为。进行了镀层超高强钢板(Al-Si和GA镀层)与H13模具钢模面的差温摩擦试验,分析了摩擦系数、表面粗糙度、表面化合物、磨损表面和磨损截面形貌的变化规律,探究了不同摩擦时间后镀层超高强钢板与H13模具钢模面间磨损机制的转变,揭示了热冲压过程中钢板与模具模面接触界面的摩擦磨损行为。(3)在模具模面制备激光熔覆耐磨涂层,验证了涂层实际用于磨损控制的可行性,研究了镀层超高强钢板与激光熔覆层模面间的高温摩擦磨损行为。在700℃温度环境中进行了镀层超高强钢板(Al-Si、GA、GI)与Co基激光熔覆层间的销–盘式高温摩擦试验,分析了摩擦系数、磨损率、磨损表面和磨损截面形貌的变化规律,并建立了Co基激光熔覆层与镀层超高强钢板间的高温磨损机制图,为实现热冲压模具模面的磨损控制提供了一定工程价值的指导。
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