6061铝合金在线淬火温度场和应力场模拟(英文)

通过淬火实验获得6061铝合金的冷却曲线,实验根据冷却曲线并结合数值方法获得在线淬火换热系数,运用ABAQUS有限元软件动态模拟复杂截面型材在线淬火过程。结果表明:在淬火过程中,换热系数不断变化;型材不同部位冷却速度不同,并通过淬火实验加以验证。通过ABAQUS有限元软件可以预测型材的最大残余应力;通过关键点的分析得出型材温度与应力的关系曲线。     

20Cr2Ni4A钢齿圈压力淬火过程的温度场模拟

基于20Cr2Ni4A钢齿圈在不同流量下进行压力淬火过程中冷却曲线的试验测定和对应换热系数的计算，开展有限元数值模拟，得到不同流量组合对齿圈压力淬火冷却过程温度场分布的影响规律。结果表明，189～1136 L/min流量对应的换热系数均呈现随温度下降先增大后减小的变化趋势，且随着流量的增大，换热系数的最大值随之增大。4组具有代表性的流量组合中，采用慢-快-快的流量组合能更好地减小齿圈内外温差。对比测温结果发现，模拟结果与试验数据吻合良好，建立的压力淬火温度场模型可靠，可为压淬工艺的优化提供理论指导。     

基于反热传导法的镁合金半连铸一冷区换热系数研究

文中设计了模铸实验并采用喷水冷却方式来模拟AZ31镁合金半连铸一冷区传热过程,得到了用于反求界面换热系数的温度变化曲线。采用反热传导法求解了不同冷却水量下熔体-模具间的界面换热系数,并分析了冷却水量对界面换热系数的影响。结果表明,随着冷却水量的增加,界面换热系数峰值与冷却水量呈正相关,冷却水量由20 L/min提高到60 L/min时,换热系数峰值从1 425.8 W/(m²·K)增加到2 727.5 W/(m²·K),且高冷却水量的换热系数峰值出现在低的温度;随着冷却水量的增加,从铸坯边部到中心的凝固组织均匀性明显提高。     

7075铝合金异形板淬火过程有限元仿真

采用ABAQUS软件针对7075铝合金异形板进行三维建模与淬火过程仿真计算,通过对ABAQUS软件进行二次开发,研究了淬火介质、淬入方向与淬入速度对7075异形板残余应力与淬火畸变的影响规律。仿真结果表明,与水淬相比采用10%浓度的UCON淬火液可减少残余应力50.1%;淬入方向与异形板平面垂直时残余应力最小,且淬火畸变与淬入方向存在一定的相关性;对比数据表明,在一定范围内冷却速度越快,残余应力明显减小。     

工艺参数对铝合金强风冷过程界面换热效率的影响

通过一系列风冷淬火试验,研究了气体高速冲击金属热表面的换热过程,采用反传热法对界面热流密度 (q) 和界面传热系数 (h)进行了求解,探究了试样的表面粗糙度和淬火初始温度、试样表面的冷却介质流量密度对换热过程的影响。结果表明:试样淬火初始温度对风冷淬火界面换热有显著影响,当其从470 ℃增大到520 ℃时,q 和h的最大值增大约50%,淬火表面温度下降到200 ℃的平均冷却速率增大约43%。随试样表面介质流量密度增大,界面热交换呈现出先增大后减小的趋势,即存在一个与最高界面换热效率对应的临界试样表面介质流量密度,且喷射角度越接近90°,该临界值越小。随试样表面粗糙度增大,界面换热不断减小,这可能归因于越粗糙的表面对边界层内流体的钉扎作用越明显,越不利于提高界面换热效率。此外,在250~380 ℃区间,界面换热系数随表面温度变化曲线普遍存在一个凹陷区域,这可能与铝合金淬火冷却过程中二次相的析出有关。     

铝合金喷雾淬火界面换热系数的反分析求解

喷雾淬火数值模拟过程中,界面换热系数的准确性直接影响到模拟精度。以6082铝合金喷雾淬火试验为基础,采用反分析法求解了界面热流密度和界面换热系数,并验证了反求结果的可靠性。结果表明:铝合金喷雾淬火过程中,界面换热经历了过渡沸腾、核沸腾和单相对流3个阶段,但不存在膜沸腾阶段;过渡沸腾阶段,随表面温度降低,界面热流密度迅速增大,界面换热系数近似呈线性增大;核沸腾阶段,随表面温度降低,界面热流密度缓慢减小,而界面换热系数迅速增大。     

薄壁中空型材分流模挤压缺陷产生机理及出口流速精确控制EI北大核心CSCD

以汽车防撞梁为典型研究对象,开展型材分流模挤压试模出现的内加强筋壁厚减薄和开裂等缺陷产生机理研究,并提出挤压出模口横截面流速均匀性的精确控制方法。首先,基于任意拉格朗日−欧拉混合算法建立了型材分流模挤压稳态有限元模型。然后,基于材料流速均方差和焊合压力评价揭示型材挤压壁厚减薄和焊缝开裂的产生原因。最后,为了实现对出模口型材横截面流速的均匀控制,提出了“优化分流孔/引流槽、增添阻流块、基于Kriging近似模型和多岛遗传算法优化工作带”的分流模结构多步优化设计方法。结果表明:优化后出模口型材横截面流速均方差由23.75 mm/s减少到1.63 mm/s,型材壁厚尺寸误差小于0.1 mm。同时,型材横截面的温差大小和焊缝质量明显改善,最大温差降低27.2℃,焊合压力提升16.5%,焊缝基本为完全再结晶组织。     

基于ANSYS软件的T8钢淬火过程三维温度场的模拟

用有限元软件ANSYS模拟计算了T8钢圆柱体水淬过程中三维温度场的变化.计算时综合考虑了非线性的材料热物性参数、界面换热系数及相变潜热的影响.通过对计算硬度与实测淬火试样硬度分布的比较,表明模拟结果与实际情况较为符合.     

C型环试样淬火及深冷处理应力演变的数值研究

基于金属-热-力耦合理论,建立了C型环试样淬火和深冷处理的多物理场耦合数值模型,探讨了淬火和深冷处理过程中试样冷却行为和组织转变对其应力演变和分布的影响。研究表明:淬火和深冷处理过程中,由于C型环试样不同部位的冷却行为差异,导致温度变化和组织转变呈现非同时性。淬火和深冷处理后,试样残留奥氏体的含量分别为15.5%和2%左右,与实验测试结果吻合。在淬火过程中,试样等效应力变化曲线先后出现两个峰值,其中第一个应力峰值是由于试样心表温差引起的热应力所致,第二个应力峰值与试样心表组织转变的非同时性引起的组织应力密切相关;在深冷处理过程,试样心表温差和心表奥氏体体积分数差峰值出现的时间基本保持一致,且比淬火过程小两个数量级,导致试样的等效应力变化相比淬火过程要平缓得多。相比于淬火过程,深冷处理后试样残余应力的分布状态未发生明显改变,但试样的整体应力值有所下降,尤其是在缺口和最大壁厚附近残余应力得到释放。     

中厚板辊式淬火换热系数的确定方法

为了确定中厚板辊式淬火过程中的最佳换热系数,进行了12MnNiVR钢板淬火过程中的温度场和应力场计算.依据温度场分析提出了中厚板在淬火机高压区内淬火过程中换热系数的确定方法,并用该方法确定了不同厚度12MnNiVR钢板在高压区淬火的换热系数.应力场分析表明,在低压区采用低的换热系数,可显著降低钢板淬火过程中产生的热应力及残余应力.20mm厚12MnNiVR钢板低压区淬火,平均换热系数确定为1 kW/(m2·K),与采用8 kW/(m2·K)相比,钢板表面残余压应力与中心残余拉应力的差值可降低181.2 MPa.     

一种铝合金水冷界面换热系数反求方法的研究

针对水冷金属界面换热系数影响因素多,测量与求解难的问题,以温度场数学模型为基础,以实测温度曲线为基准,通过数值模拟迭代计算和自动寻优,实现了铝合金水冷界面换热系数随温度变化定量关系的反求.反求得到的铝合金换热系数结果表明:在浸入式水冷过程中,铝合金界面换热系数随表面温度由低到高呈现出先升后降的单峰形状特征,降低冷却水的温度会使换热系数的峰值点升高,但不会改变峰值点出现的温度范围,换热系数的最大值出现在200～230℃.金属与冷却水之间热交换的强度主要取决于界面温度,将界面温度控制在200～230℃会使强化传热效果达到最佳.     

7050铝合金单/双级淬火试验研究

基于末端淬火装置研究了7050 铝合金单/双级淬火过程中的喷水压力和流量密度对试样冷却规律、微观组织与残余应力的影响。结果表明,喷水压力和流量密度增大均能够加快冷却速率,冷却速率明显影响试样内部的再结晶与第二相析出;淬火试样表层残余压应力和心部残余拉应力在喷水压力和流量密度的增大到一定程度时存在残余应力的极小值,当流量密度为130 L•m^-2•s^-1,喷水压力为200 kPa时,冷却速度与残余应力的耦合控制最佳;双级淬火延长了试样在换热系数最大温度范围内的持续时间,提高了试样的冷却速度,冷却效果优于单级淬火工艺。     

船用柴油机凸轮轴中频淬火工艺数值模拟分析

针对凸轮轴零件中的凸轮部位感应淬火工艺淬硬层不均匀、局部残余应力过大的问题,采用SYSWELD软件中的热处理模块,建立凸轮感应淬火工艺有限元模型,基于可变换热系数及奥氏体动力学理论,对GCr15凸轮轴中频感应淬火过程进行仿真分析,获得淬硬层厚度、硬度以及凸轮残余应力场分布规律。结果表明,在加热功率为110~120 kW,频率为5 600 Hz,加热时间为6 s时,过渡轮廓面淬硬层最薄处为1.34 mm,表面硬度均达到700 HV以上,桃尖表面残余压应力为-50 Pa,过渡轮廓面达到-350 MPa。     

连续热冲压中热物性参数的研究

以U形件热冲压为例,通过数值模拟、正交试验和函数拟合研究了连续热冲压中模具温度的变化规律以及模具导热率、工件与模具间接触换热系数和冷却水对流换热系数对模具温度的影响。结果表明:连续热冲压U形件时,模具温度在波动中上升,达到热平衡时,波动幅度不再变化。模具温度越低,对工件淬火越有利。增大模具导热率与冷却水的对流换热系数可以降低模具温度;增大工件与模具间接触换热系数,模具温度上升,U形件冷速呈抛物线变化,通过计算可以确定接触换热系数的合理取值范围。     

成功的热处理工艺——淬火裂纹的对策(二)

3.3 均匀冷却 冷却比较均匀的均匀冷却时,淬裂的发生率低,因为淬火时应力比较均匀。一些有壁厚差的零件用什么方法均匀冷却呢?众所周知,对淬火性能好的材料,图8所示的贝氏体等温淬火和马氏作等温淬火都是有效的手段。但是这两种方法不适用时,不同形状的零件必须不同的冷却强度。在实践中,壁厚部位强冷,壁薄部位弱冷,采用在空气中或液体中喷嘴喷射,尽量消除冷速差。已有用计算机控制的空气中喷冷的实例。     

铝合金压铸过程铸件/铸型界面换热行为的研究Ⅰ实验研究和界面换热系数求解

采用"阶梯"铸件,设计了压铸过程模具温度测量的实验方案并进行了压铸实验.以实验中测得的铸型内部不同位置的温度为基础,采用热传导反算法求解了压铸过程中铸件/铸型界面热流以及换热系数;分析了铸件的厚度对于界面热流以及换热系数的影响,结果表明:压铸过程铸件/铸型界面热流或是换热系数随着压射过程的进行迅速升高直至最大值,然后随着凝固过程的进行而减小;同时,铸件的不同厚度部位与铸型之间的界面热流和换热系数的变化规律也不同,随着铸件厚度的增大,铸件/铸型之间的界面热流和换热系数峰值均减小,但是界面热流和换热系数较大值保持的时间则逐渐增大.     

用预冷淬火减少杠杆支架畸变

图1所示杠杆支架是某武器控制系统的一个承力件，设计选材为45钢，要求淬火硬度32～37HRC。该零件由于结构复杂、壁薄厚不均，最大壁厚处13mm，最小壁厚处4mm，而且都是直角过渡。曾采用“快速淬火油”淬火、硝盐浴马氏体等温淬火，薄壁处能淬上火，但厚壁处均淬不上火；采用空-水-油预冷双液淬火，薄、厚壁部位都可淬硬53～55HRC，而且尖角处没有出现裂纹，但薄壁处畸变严重，很难校正。因此寻求一种畸变较小的淬火介质和淬火方法是解决问题的唯一途径。     

高温钢板连续喷水冷却换热系数的研究

采用有限差分法建立了高温钢板连续喷水冷却过程中一维非稳态传热条件下冷却水换热系数的计算模型,将试验测量到的数据应用该模型计算出了试验过程中冷却水与高温钢板间的换热系数[h。]分析结果表明：在流量一定的情况下,压力对换热系数的影响较明显,而在压力一定的情况下,流量对换热系数的影响较小,冷却水的换热系数随喷水密度的增加而增大,随钢板表面的温降呈先增加后减小的趋势。总结出了钢板表面温度为400～1 000 ℃,喷水密度为90～180 L/(m2·min)的条件下,喷水冷却换热系数[h]的经验计算公式。     

高强钢方管绕弯时截面参数对成形质量的影响

金属薄壁方管在绕弯加工中一般会产生横截面畸变、顶板减薄、底板起皱等成形缺陷。为了判断高强钢方管截面参数对弯管成形质量的影响程度,建立了方管绕弯成形的三维有限元模型,在截面边长与弯曲半径一定时,基于Dynaform软件对6种尺寸的JAC590Y方管的90°绕弯成形分别进行了模拟,得出了不同相对壁厚与相对圆角半径方管绕弯后的主要畸变参数。分析表明:高强钢方管经90°绕弯后,其横截面畸变最大的部位出现于弯管的前段,其截面角处于50°～90°之间;在方管的截面边长、弯曲半径及管坯与模具的间隙一定时,方管的相对圆角半径与相对壁厚越小,则管件的横截面畸变与最大壁厚减薄率便会越大,而管件底板也越容易沿纵向起皱或其皱曲越明显。     

利用热处理的方法延长模具寿命——防止线切割加工后模具变形和开裂的措施

<正> (1)淬火残余应力 在对工具钢淬火时,由于内外表面的温度差而造成的热应力以及淬硬后,材料内部组织为体积较大的马氏体而产生了相变应力。在上述两种应力作用下,而形成的淬火应力残留于钢材的内部。图1为淬火应力的发生情况。(a)对于壁厚不太大的零件在淬火时,由于心部都淬透了,在表面呈现了拉应力,心部为压应力。(c)壁厚较大时,心部没有淬上火,故也有很大的淬火应力。表面为压应力。如果进行回火的话,这个淬火残余应力就会减少以至完全消除。如