挤压成型技术因其生产效率高、坯料浪费少、产品质量好、容易实现自动化等特点,广泛应用于航空、汽车、高铁、军工、电气等领域。挤压筒作为挤压机的重要组成部分之一,其使用性能对挤压产品质量有着重要影响。挤压筒时常在500℃高温环境下工作,其内筒内壁与坯料接触表面产生较大的单位压力且存在相对滑动,因此,坯料表层与内筒内壁之间会发生剧烈的摩擦。挤压过程中,此类摩擦反复进行,使得挤压筒内壁出现磨损。挤压筒内筒磨损不仅会影响产品的质量,还会影响挤压筒的使用寿命,因此,有必要对挤压筒内筒的摩擦磨损性能进行研究。计算机技术与有限元方法的快速发展使得数值模拟在工程实践中的应用越来越广泛,特别在是摩擦磨损领域。本文借助球盘试验以及仿真软件对工况条件下挤压筒内筒的磨损进行了较为深入的研究,可为挤压筒内筒摩擦磨损的改善提供方法支持。(1)采用球-盘试验方法,研究法向载荷、滑移速度对H13热作模具钢的磨损率以及铝球与H13之间摩擦系数的影响。球-盘试验采用4水平全因子方案,载荷为60N、90N、120N、150N,滑移速度为100r/min、300r/min、500r/min、700r/min。试验结果表明,摩擦系数随着载荷增加呈现出先减小后增大的趋势。磨损率随着载荷的增大而增大,近似呈现出线性关系。最后对磨损率、摩擦系数与法向载荷和滑移速度之间的关系进行拟合,为后续数值模拟工作参数确定提供参考。(2)用FORTRAN语言将Archard模型编写进用户子程序,借助有限元对实际生产使用的挤压筒磨损情况进行数值分析,以径向尺寸减少量作为磨损值。对挤压筒进行过盈装配,在绝热的情况下,模拟挤压筒在10000次循环后挤压筒内筒的磨损。探究坯料滑移速度、摩擦系数、坯料屈服强度和挤压筒材料屈服强度对磨损的影响规律。模拟结果表明,磨损量随着摩擦系数和坯料屈服强度的增加而增加,随挤压筒材料的屈服强度增大而减小;由于滑移速度对磨损的影响主要体现在改变接触面的温度,因此,在绝热的模拟情况下,滑移速度对磨损的影响不明显。(3)针对多因素耦合作用下挤压筒的磨损,基于田口法对影响磨损因素进行正交试验分析。利用有限元软件ABAQUS模拟坯料屈服强度、H13屈服强度以及摩擦系数不同组合对挤压筒磨损的影响,对比各影响因素对磨损量影响程度,找出磨损量最小的最佳组合。