20、热冲压与润滑脂研究：接触面积预测与润滑脂配方优化

热冲压与润滑脂研究：接触面积预测与润滑脂配方优化

在工业制造领域，热冲压和润滑脂的应用至关重要。热冲压过程中，接触面积的准确预测对于控制产品质量和性能起着关键作用；而润滑脂的性能则直接影响机械设备的运行效率和寿命。下面将详细介绍热冲压中实际接触面积的预测以及润滑脂的配方研究。

热冲压中实际接触面积的预测

热冲压是一种重要的金属加工工艺，在 AA7075 铝板的热冲压过程中，热铝坯料与冷钢模具界面的实际接触面积对局部冷却速率和高强度结构部件的强度有着决定性的影响。

U 形热冲压工具与 AA7075 坯料表面轮廓

U 形热冲压工具由不锈钢冲头和模具组成。AA7075 铝坯料在移动的冲头和静止的模具之间冲压，最终形成 U 形零件。由于坯料表面每单位长度上有过多的微凸体，建模整个零件耗时且成本高，因此仅对 45 度曲率部分进行建模。初始 AA7075 铝坯料表面每 1 毫米水平距离约有 15 个微凸体峰。微凸体建模为圆柱形，平均每 0.2 毫米水平距离有三个平行的圆柱形段微凸体。假设所有微凸体具有相同的半径（0.067 毫米）和高度（0.00067 毫米），每个微凸体的段宽为 0.019 毫米，相邻微凸体间距为 0.067 毫米，间距较大可忽略微凸体间的相互作用，该模型应用于坯料上表面。

有限元模型

采用商业程序 ANSYS 预测 45 度曲率部分的实际接触面积。3D 模型中，AA7075 坯料在不锈钢移动冲头和静止模具之间冲压，坯料尺寸为长 0.6 毫米、高 0.2 毫米，冲头与坯料初始垂直间隙为 0.0283 毫米。坯料上表面集成九个微凸体，从右到左依次标记为 1 到 9。模拟在平面应变条件下进行，采用 von Mi