冷作模具鋼DC53的斷裂性能試驗及滾軋輪輪齒裂紋擴展分析.pdf

1、齒輪滾軋成形工藝是一種先進(jìn)的塑性成形技術(shù)，它不僅可以大大提高齒輪加工效率和材料利用率，而且可以保證成型件組織流線不被切斷，增強其力學(xué)性能，因此，受到齒輪加工行業(yè)的廣泛關(guān)注。然而，滾軋模具作為齒輪滾軋成形實驗臺的關(guān)鍵部件，在齒輪滾軋成形加工中承受的軋制力比切削加工中刀具承受的切削力大得多。在當(dāng)前的大模數(shù)鋼齒輪滾軋成形過程中，由于齒嚙合作用帶來的沖擊載荷大，若軋制工藝控制不當(dāng)，時常發(fā)生滾軋輪輪齒斷裂現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了成型件質(zhì)量及設(shè)備的正常運

2、行。因此，為解決上述問題，開展?jié)L軋輪材料性能試驗及滾軋輪輪齒裂紋擴展分析研究很有必要。
　　本文以當(dāng)前滾軋輪常用材料—冷作模具鋼DC53為研究對象，主要進(jìn)行了如下幾方面的研究：
　?、俳榻B了金屬材料的疲勞斷裂行為及特征，分析了疲勞斷裂各個階段形成機理，并簡要介紹了斷裂力學(xué)基礎(chǔ)理論以及不同裂紋形式的斷裂判據(jù)；
　?、卺槍L軋輪用冷作模具鋼DC53材料，開展室溫下單軸拉伸、斷裂韌度、疲勞裂紋擴展速率試驗，分別獲得該材料的拉

3、伸性能、斷裂韌度、不同應(yīng)力比下的疲勞裂紋擴展速率方程表達(dá)式，即疲勞裂紋擴展速率常數(shù)C，m；
　?、蹚木€彈性斷裂力學(xué)角度出發(fā)，利用三維斷裂分析軟件 FRANC3D模擬計算標(biāo)準(zhǔn)CT試樣穿透型裂紋前緣的應(yīng)力強度因子及預(yù)估裂紋擴展壽命，并與理論計算和試驗結(jié)果對比，驗證該疲勞裂紋擴展數(shù)值模擬方法的可行性與準(zhǔn)確性；
　?、芾萌S斷裂分析軟件 FRANC3D，對含半橢圓形初始裂紋的滾軋輪輪齒子模型進(jìn)行模擬分析，計算裂紋前緣應(yīng)力強度因子，