导　　师： 刘旺玉; 谢镇鸿

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 轮胎成型鼓作为轮胎成型的关键设备,它的精度和稳定性直接影响到轮胎的安全性、可靠性和舒适度,然而轮胎成型鼓工作时常因关键零件磨损而失效。深冷处理能够显著提高材料的硬度、耐磨性能、疲劳强度、尺寸稳定性等力学性能,延长零件的使用寿命。因此本文设计了正交试验对轮胎成型鼓关键零件的深冷处理工艺进行研究。由于试验中不能直接观察到深冷处理和磨损过程中试样的动态变化,如温度、应力、塑性应变等,无法对深冷处理机理和磨损机理进行透彻的分析,对深冷处理工艺的应用产生一定的影响。而数值仿真技术能够对上述变化进行描述,因此数值仿真技术是实验的补充,也是研究深冷处理对材料性能影响的重要手段之一。为了优化深冷处理工艺方案,本文围绕深冷处理对零件性能和组织的影响展开了一系列的研究:(1)搭建了深冷处理试验平台,以降温速度、深冷处理温度、保温时间及深冷处理次数四个主要因素作为研究对象,设计正交试验对45钢、40Cr、6061铝合金、7075铝合金进行了深冷处理实验,以硬度和耐磨性为指标,探讨了影响深冷处理效果几个因素的主次关系,并在现有水平范围内分别给出了提高硬度和耐磨性的最优工艺方案。(2)通过前期测量的试样温度变化数据,运用反传热方法求取材料在深冷处理过程中的换热系数,建立了多物理场耦合模型,对45钢的淬火和深冷处理过程进行了数值仿真。仿真过程中的降温曲线和相变变化与实验基本相符,说明了运用数值仿真方法分析深冷处理过程是可行的。(3)利用40Cr的金相图像建立微观组织有限元模型,根据第三章对于试样磨损机理的分析,基于Archard公式和abaqus用户子程序对摩擦磨损过程进行仿真,分析了微观组织对材料耐磨性的影响。结果表明细小晶粒能够阻碍材料的塑性变形,避免

关 键 词： 深冷处理 耐磨性 正交试验 反传热 微观组织有限元 数值仿真

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