锻模的损坏可以分为四种不同的损坏机理:磨损、机械疲劳、塑性变形以及热疲劳裂纹(热裂纹)。这些损伤机理都与锻模的工作情况以及锻模材料的热力学性能参数有关。 目前的理论研究和生产实践表明,热锻模的寿命和性能取决于模具材料对使用条件的不利影响如何做出反应以及如何承受这些不利影响,这也决定了改善模锻过程中锻模的受力状况以及提高锻模的寿命是一个综合性的问题。本文针对普通圆饼类锻件的模锻过程,以锻模材料的四个主要物理性能参数即弹性模量、线膨胀系数、导热系数和比热容为研究对象,研究这四个物理性能参数与热锻模的综合应力之间的对应关系,从而为热锻模的材料设计及制备工艺研究提供热力学依据。 首先,本文在总结归纳目前国内外对于热锻模寿命的研究成果的基础上,提出要提高锻模寿命,必须了解模锻过程中作用在锻模上的各种负荷以及影响锻模寿命的各种机理。同时指出,目前的理论研究忽视了锻模材料的物理性能参数随温度发生变化时对锻模综合应力场的影响,而且在计算中没有从锻模材料本身寻找解决办法,因此难以从根本上解决锻模寿命问题。 其次,本文说明了运用有限元法对热锻模工作过程进行模拟的基本原理和方法。文中首先分别说明弹性模量、线膨胀系数、导热系数和比热容的定义,并且引出这四个物理性能参数与温度的关系即它们随温度变化的规律,为进一步说明模锻过程中这四个物理性能参数随温度发生变化是如何影响锻模应力场提供了理论依据。然后,文中通过小变形弹塑性理论和材料传热的基本理论,说明了分析模锻过程中锻模的热应力、机械应力以及两者叠加而成的综合应力的方法,提出了将锻模材料的物理性能参数随温度变化的曲线分别代入ANSYS有限元分析软件,对普通圆饼件开式模锻下的温度应力场、机械应力场和综合应力场进行有限元模拟分析,可以得出锻模物理性能参数与热锻模具综合应力的对应关系。 本文的第三部分是利用ANSYS软件来模拟分析普通圆饼类锻件的模锻过程,得到四个参数变化时锻模的温度应力场、机械应力场和综合应力场的变化情况,并且根据这些数据,归纳出锻模材料的物理性能参数变化时对锻模综合应力