《壓鑄模具表面雷射仿生強化的仿生耦合模型研究》是依託浙大寧波理工學院，由賈志欣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：壓鑄模具表面雷射仿生強化的仿生耦合模型研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賈志欣
- 依託單位：浙大寧波理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在產品輕量化、節能化、綠色化發展趨勢的推動下，鋁、鎂合金壓鑄模需求量不斷增大，壓鑄模面臨的主要問題是壽命低。雷射仿生強化是模仿生物耐磨損、抗疲勞結構，將其在模具型面上予以複製，以提高模具壽命。本項目針對壓鑄模具雷射仿生強化關鍵問題- - 仿生耦合模型進行研究，（1）通過壓鑄CAE進行壓鑄模具溫度場、速度場以及壓力場的綜合分析，進行信息融合獲得模具表面等效應力場；（2）建立模具表面等效應力場與失效區域之間的關聯，歸類失效區域的不同幾何特徵，對模具表面產生失效的部位及可能性進行預測；（3）根據模具表面的等效應力場，針對不同幾何特徵的失效區域，研究仿生耦合模型的設計方法，包括強化單元體的尺寸、格線的疏密、形態及空間分布等對模具壽命的影響，提出仿生耦合模型設計準則，為壓鑄模具實施雷射仿生強化提供理論依據和決策支持。本項目的研究將有助於雷射仿生強化技術的套用，對提高壓鑄模具壽命具有重要的理論和現實意義。
結題摘要
壓鑄模作為模具的重要組成部分，是鋁鎂合金成型的重要工藝裝備，在汽車、電子和通訊等領域具有廣泛的套用。在各種模具中，壓鑄模的工作條件最為惡劣，壓鑄模面臨的主要問題是壽命低，壓鑄模具壽命直接影響到壓鑄件的成本。在壓鑄生產中，高溫金屬溶液以高速、高壓噴射充型，充型完成後又要對壓鑄模具進行冷卻，開模時模具表面噴脫模劑，引起模具表面產生周期性的熱膨脹和收縮，並最終導致壓鑄模具的熱疲勞失效，由熱疲勞引起的模具表面龜裂是壓鑄模具破壞的最主要形式。本項目以提高壓鑄模壽命為目標，重點研究了基於CAE分析的複雜壓鑄模具表面失效區域預測和雷射仿生強化技術的仿生模型設計方法、雷射仿生強化的機理，主要內容包括：（1）通過正交實驗和單因素法研究了雷射工藝參數對熔凝單元體尺寸和形態的影響規律；（2）分析了雷射熔凝單元體的顯微硬度、微觀組織；（3）設計製備了不同仿生模型試樣，進行熱疲勞實驗，分析了裂紋生長機理；（4）研究了雷射仿生強化處理後不同仿生模型試樣的熱摩擦磨損性能；（5）基於CAE分析對壓鑄模具失效區域進行預測分析，建立了模具表面應力場與失效區域之間的關聯，為壓鑄模具表面實施強化提供了指導；（6）針對壓鑄模具龜裂失效，採用雷射仿生強化進行了修復實驗。研究結果表明，經過雷射熔凝仿生強化後的試樣由於晶粒細化，單元體顯微硬度提高，形成了軟硬結合仿生結構，其熱疲勞性能和熱摩擦磨損性能都有顯著提高。根據本項目的研究結果，針對多副實際生產用壓鑄模具進行了仿生強化處理，套用結果表明，在CAE分析的基礎上，預測的壓鑄模具表面的易失效區域與實際破壞區域吻合，對該區域實施雷射仿生強化處理後顯著提高了壓鑄模具壽命，本研究具有重要的理論和實際套用價值。
