论文部分内容阅读
高强钢的热冲压成形工艺目前已经引起广泛关注,然而高强钢热冲压件在落料过程中将工艺补充面冲裁切除时,对现有模具的磨损很大,寿命往往达不到10000件,模具就会因磨损而报废,因此,目前高强钢热冲压件主要使用激光切割多余废料,但能耗大,生产效率低,所用成本可占零件生产成本的50%左右,大大增加了高强钢的生产成本。为了提高高强钢热冲压件冲裁模具的使用寿命,本文选择目前市场上常用的先进热作模具钢1.2343、1.2344、EX1、EX6、EX7。通过对这5种模具钢软氮化及软氮化+PVD TiAlN后,进行组织观察,性能测试,以选出性能较好的高强钢热冲压件的潜在冲裁模具钢。本次试验针对热冲压件冲裁模具的寿命普遍较短的问题,对1.2343、1.2344、EX1、EX6、EX7等模具钢进行软氮化及软氮化+PVD TiAlN等表面处理后,通过XRD、SEM、硬度、磨损等试验对试验用模具钢的组织、硬度及摩擦磨损性能进行了分析。同时利用DEFORM-30D软件对模具冲裁过程中冲裁件断面质量,以及模具的磨损进行了模拟分析,以期望找到一种既能得到高质量的冲裁断面又能增加模具寿命的方式。研究表明:经软氮化后样品表面硬度,耐磨性较基体得到了较大的提高,在所有软氮化试样中,1-2试样表面硬度最大为HV1405,显微硬度分布梯度很差,其磨损量最大,为0.0007g;5-2试样表面硬度最小为1006HV,显微硬度梯度分布最好,其磨损量最小,为0.0002g。1-2,4-2,5-2渗氮样品脆性等级为1级,2-2渗氮样品脆性等级为2级,3-2渗氮样品脆性等级为3级。经软氮化+PVD TiAlN后样品表面硬度,耐磨性较基体得到了很大的提高,经过软氮化+PVD TiAlN表面处理后,在所有软氮化+PVD TiAlN试样中1-3试样磨损量最大为0.0004g,5-3试样磨损量最小为0.0001g。通过在洛氏硬度计上进行的压痕测试法可知3-3试样的膜-基结合力等级为HF4级,1-3,2-3,4-3这3三种软氮化+PVD TiAlN试样的膜-基结合力等级都为HF3级,5-3试样的膜-基结合力等级为HF1级。本文还采用DEFORM-3D软件对冲裁过程进行正交试验模拟分析,研究了表面处理后模具钢凸凹模间隙、凸凹模圆角半径、凸凹模硬度不同条件下冲孔件断面质量和模具钢的磨损情况,得出三个个因素的影响大小为:凸凹模硬度>凸凹模间隙>凸凹模圆角半径。通过比较得出最优方案为:凸凹模间隙0.14mm、凹模圆角半径4mm、模具硬度89HRC。通过凹模磨损深度分布图显示,磨损最严重的地方都集中在凹模圆角处,并且随着凹模硬度的提高,凹模的磨损深度降低,因此通过对模具钢表面进行软氮化+PVD TiAlN处理,可大大提高模具钢表面硬度,延长模具钢在实际使用中寿命。