[00701541]基于CAE分析的压铸模具激光仿生强化关键技术研究

压铸模是一种重要类型的模具,为压铸生产必需的关键工艺装备.在产品轻量化、节能化、绿色化发展趋势的推动下,铝、镁、锌等合金应用范围和需求不断扩大,压铸业正以惊人的速度飞速发展,而中国压铸模具与国外先进国家相比,主要差距是寿命低.因此,研究提高压铸模具寿命的技术和方法具有重要意义.压铸模具寿命影响因素多,提高压铸模具寿命是一项系统工程,是研究的热点问题,众多学者从不同角度对这一问题进行了研究,并从模具材料选择、热处理工艺、压铸工艺方案、模具结构设计、模具制造装配及使用等多个角度提出改进方案.该项目在对影响压铸模具寿命因素深入分析的基础上,理论联系实际,重点围绕压铸CAE分析技术与压铸模具表面激光仿生强化技术相结合进行了系列研究工作.(1)对激光表面技术、激光仿生强化技术进行了理论分析,通过试样实验分析了其裂纹阻断机制和热疲劳性能提升的机理;(2)采用正交实验方法,研究了激光强化工艺参数,包括电流、离焦量、扫描速度、频率、脉宽对单元体截面积的影响规律,发现激光的离焦量是影响单元体横截面积的最显著因素;(3)采用兼顾单元体横截面积和表面质量的激光工艺参数,对H13、SKD61模具材料试样进行强化后的单元体显微硬度进行了分析,激光加工单元体的熔凝区及热影响区处硬度明显高于基体处,即激光加工硬化作用;通过SEM对微观组织进行分析,强化单元体区是由细小的马氏体和少量残余奥氏体组织,测得单元体区晶粒大小约为1?m,基体晶粒大小约为30?m.较高的显微硬度和细小的颗粒组织使强化区域的性能大幅提升;(4)通过分析实例表明,CAE分析是优化模具结构和工艺方案的重要方法,应用CAE分析技术可以为新模具预测失效区域提供支撑;(5)对4副铝合金盖板模具仿生强化前后的实际应用进行跟踪对比研究,发现在不改变模具材料的前提下,采用激光仿生强化可显著提高压铸模具寿命;不同模具材料的模具强化前后的寿命提高程度不同,实验跟踪的模具SKD61提高幅度80%以上,H13则达到了130%;(6)在项目研究过程中,在国际期刊和国际会议上发表了6篇论文,其中1篇SCI收录,3篇EI收录,受理发明专利1项.