7085铝合金自由锻厚板淬火-分段冷压残余应力演变规律研究

实验获得了7085铝合金自由锻厚板室温(25℃)浸没式淬火的表面热交换系数,其值随着金属表面温度的升高先增大后减小,并在183℃达到峰值8112 W/(m~2·℃),采用有限元模拟研究了分段重叠冷压方式削减淬火残余应力后的残余应力演变规律和冷压量削减淬火残余应力的效果。结果表明:降温过程中表面和心部最大温差可达298℃,其中心部温度降到350℃以下需要60 s;淬火后残余应力为心部受拉表面受压,拉应力最大值为248 MPa,压应力最大值为-221 MPa。对比分析了不同冷压量削减淬火残余应力的效果,得出分段重叠冷压法削减淬火残余应力的最优冷压量为1%。经过1%冷压后,厚板淬火残余应力明显降低,大部分应力分布在-50～50 MPa;冷压面区域有一定的高拉应力集中区,拉应力最高达116 MPa。     

7A85铝合金表面换热系数研究

为了测量7A85铝合金表面换热系数以及优化反传热法计算表面换热系数的偏差,利用精密测温仪(GL900)对7A85铝合金片状试样进行了淬火冷却曲线测量,测量点A和B距端面间距为20 mm和40 mm。使用激光导热仪测量了在30～500℃之间试样的比热容,并进行了线性拟合。随后通过有限差分法外推得到端面冷却曲线,进而计算出表面换热系数。结果表明,使用室温比热容数据计算得到的端面淬火冷却曲线比实际曲线高,使用线性拟合后的比热容计算得到的端面淬火温度更准确。7A85铝合金端面换热系数随着温度降低,先增大后出现波动段,最终降低,在270℃时的最大表面换热系数为2250 W·m-2·℃-1。     

7050铝合金厚板弹性模量分布差异及其对预拉伸后残余应力的影响

分析了织构和塑性变形对铝合金弹性模量的影响,建立了考虑弹性模量差异的7050铝合金厚板"淬火-预拉伸"有限元模型,分析了弹性模量对7050铝合金厚板残余应力的影响。结果表明:在拉伸率较小的情况下,厚板长向应力的消减优于横向应力;弹性模量的分布差异对铝合金厚板残余应力的消减有较大的影响。与弹性模量沿厚度分布对应,长向残余应力沿板厚度方向的分布表现出明显的差异;总体上分层模型的表层应力大于整体弹性模量模型的,分层模型的心部应力小于整体弹性模量模型的。     

Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金厚板淬火过程数值模拟

采用Simufact有限元分析软件,对4000 mm×720 mm×285 mm尺寸的Al-Zn-Mg-Cu新型高强铝合金厚板淬火过程进行了模拟分析。结果表明,淬火过程中厚板表面和心部存在很大的温度梯度,同时各部分温降速率不断变化,淬火26 s时表面平均温降速率由10.43℃/s急降至小于0.01℃/s,而心部温降速率则是缓慢减小。厚板残余应力,淬火初期表现为外拉内压,淬火后期则为外压内拉。淬火后,厚板表面最大残余压应力分量约为-175 MPa,心部最大残余拉应力分量约为199 MPa。     

高强度海工钢特厚板差温轧制工艺

针对特厚板轧制后组织和变形分布不均匀问题，研究了差温轧制工艺对高强度海工钢特厚板变形和组织的影响规律。基于修正后的Gleeble热压缩试验数据构建了海工钢的材料模型，并对有限元软件进行了二次开发。采用冷却和轧制耦合的方法对差温轧制过程进行了模拟，研究了压下率和换热系数对特厚板厚度方向变形行为与动态再结晶晶粒尺寸的影响，并与传统等温轧制进行了对比。结果表明，随着换热系数的增大，钢板厚度方向的温度梯度逐渐增大，表层的等效应变逐渐减小，心部的等效应变逐渐增大，厚度方向的变形更加均匀。压下率越大，差温轧制对促进心部变形的效果越显著。差温轧制能够显著细化动态再结晶晶粒尺寸，换热系数越大，钢板整体的平均动态再结晶晶粒尺寸越小。     

超声波残余应力测试技术在工程实际中的应用

对超声波法残余应力测试技术在铝合金厚板工程实际中的应用进行了研究,分析了不同7050铝合金厚板在不同工序和不同板厚下的应力状态。结果表明,7050厚板表面残余应力沿板材宽度方向呈小幅的随机波动,波动的数值在设备的测试误差之内,残余应力在板材宽度方向是均匀分布。7050厚板的表面残余应力在不同工序处理后残余应力存在较大差异,热轧后应力很小,淬火后应力很大且为压应力,预拉伸和时效后应力整体水平很小,热轧工序对厚板残余应力的影响较小,厚板内部较高的残余应力主要来自于淬火工序。通过预拉伸工序可有效消减淬火产生的残余应力,可使厚板整体应力水平满足使用要求。不同厚度的7050厚板表面残余应力均处于较低的水平,随着厚板厚度的增加,表面残余应力略有增大。     

单排喷嘴喷射淬火过程的温度场模拟分析

辊底淬火技术已普遍应用于高强高韧铝合金的生产,其射流冲击的换热过程极为复杂,这使得厚板表面冷却换热极不均匀。本文建立单排喷嘴同时喷射淬火下的有限元模型,基于ABAQUS软件模拟了厚板单面喷射淬火的温度场分布。模拟结果表明:温度场在同一厚度层上分布是不均匀的,淬火180 s后沿轧向表面温度分布的不均匀性比心部的大;试样心部与表面模拟与实测的冷却曲线吻合较好,进一步验证了模型的准确性;沿厚度方向的表面温度梯度在极短时间内出现峰值,淬火后期再次出现二次小峰值,驻点区表面温度梯度峰值比紊流区的大,心部处两者差别很小。     

6061铝合金淬火冷却过程中的表面换热系数

通过6061铝合金末端淬火测得的冷却曲线,结合有限差分法和反传热求解法,研究了6061合金固溶处理在不同冷却方式下的冷速及表面换热系数与温度的变化规律。结果表明,6061铝合金在水雾冷和喷水冷却过程中,端面冷速先增大后减小,在400℃左右达到峰值,峰值冷速约为30℃/s。6061铝合金的表面换热系数与温度呈非线性关系,其大小随着温度的降低先逐渐增大,在150～100℃范围内达最大值,然后下降;在风冷过程中,表面换热系数值先急剧增大,当温度下降到500℃后增速明显减慢。     

部分硬化45Cr4NiMoV钢轴类件淬回火过程中残余应力的仿真及验证

以两个直径为600 mm,长度为1800 mm的45Cr4NiMoV圆柱形试验件为研究对象,对其进行了部分硬化淬回火热处理,在其中一个试验件上进行敷偶测温及宏观金相检测实验,在另一个试验件上应用Sachs法进行残余应力的测量;建立了试验件淬回火过程中的温度、组织、应力演变模型,并验证了模型的准确性.研究了部分硬化大截面轴类件热处理残余应力的演变过程,讨论了材料参数、边界条件对有限元模拟残余应力分布结果的影响.结果表明,模拟与实测应力吻合较好,试验件由于尺寸较大整体呈现出表面压心部拉的热应力型分布特征,淬硬层附近呈现出内压外拉的相变应力特征.马氏体转变温度降低、膨胀系数降低、相变塑性增大使工件心部应力减小,表面应力增大;换热系数增大,则心部应力增大,表面应力降低.     

半连续铸造铝合金圆锭冷却过程传热研究

通过试验法测定了铸造过程中φ100 mm的铝合金铸锭近表面的动态温度,采用逆向法计算出其水冷段的换热系数.结果表明,随着铸锭表面温度的降低,换热系数逐渐增大;在温度由400℃降至130℃的过程中,换热系数急剧增大,在130℃左右时达到最大,其最大值大约为23000 W/(m·K);当温度继续降低时,铸锭表面换热系数迅速减小.最后分析了换热系数变化的原因.