管材扫描加热温度场分析

本文通过对邻近加热及扫描加热的理论分析,通过对输入工件功率的准确测定,确定了扫描加热时输入工件的功率密度分布;并结合无模弯管工艺条件,得出了无强制冷却条件下的管材轴向温度分布,计算与实验吻合较好。     

基于磁-热耦合的感应加热过程数值模拟研究

感应加热是一个复杂的物理现象,对其深入理解有助于精确模拟感应加热过程,同时能提出相应的简化等效热源用于模拟大尺寸工件的感应成形。本文以移动感应加热弯板成形作为对象,通过建立一个准确高效的局部精细模型探讨了感应加热过程中的磁场、有效功率和温度场的变化规律。结果表明:加热开始时,加热表面的磁通密度和温度的等值线均与感应器的形状相似;随着加热的进行,磁通密度在感应器前部附近的工件表面区域的数值远大于后部,但同时刻的最高温度却分布于感应器后侧部附近的工件表面区域。此外,从感应加热的两个动态阶段详细分析了有效功率在加热过程中的变化原因。温度计算结果与试验结果符合良好,表明数值模拟是正确的。     

感应加热的热计算模型

讨论了感应加热热传导过程中 ,瞬态温度场的变化和分布 ,建立了表面比功率和表面加热温度、加热时间、感应加热电流频率、工件尺寸及淬硬层之间关系的数学模型 ,为从工艺上控制零件所需的淬硬层深度提供了理论基础     

无模拉拔成形过程中金属氧化动力学模型

为提高无模拉拔制品的表面质量,优化无模拉拔工艺参数,并预测氧化膜厚度,通过分析变形温度、变形程度等因素对金属氧化过程的影响,针对无模拉拔成形金属锥形管,建立了无模拉拔成形时金属的氧化动力学模型,并与304不锈钢的实验结果进行对比。结果表明,无模拉拔成形过程的氧化动力学曲线呈抛物线-直线复合规律,变形程度增大,变形温度升高,金属的氧化速度加快,氧化膜厚度增加;304不锈钢锥形管无模拉拔成形时,随着拉拔的进行,变形程度逐渐增大,表面氧化膜厚度逐渐增厚,理论预测值和实测值之间的最大相对误差10%;降低感应加热温度、缩短冷热源距离,可以减小金属的氧化程度,有利于提高金属表面质量。     

管材无模弯曲温度场分析

本文通过对扫描加热的理论分析, 确定了扫描加热时输入工件的功率密度分布; 并结合无模弯管工艺条件, 得出了强制冷却条件下的管材轴向温度分布, 计算与实验吻合较好。     

感应淬火电磁-热耦合场的有限元分析

从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了轴对称感应加热工件的电磁场、感生涡流和温度场分布的基本方程;并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了二维有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行了仿真.计算中考虑了工件材料物理参数随温度变化对加热过程的影响.仿真结果形象地描述了感应加热中明显的邻近效应和集肤效应,试验工件的电流透入深度大约为3 mm.仿真温度分布曲线与试验曲线相吻合,说明仿真模型的准确性,为进一步研究感应淬火热处理加工过程提供了很好的依据.     

一种金属锥形管无模拉拔成形工艺

<正>本发明属于金属热加工领域,涉及一种变截面金属管件的成形方法,特别提供了一种金属锥形管无模拉拔成形工艺,可用于不锈钢、碳素钢、合金钢、铝合金、铜合金、钛合金等锥形管的成形。通过控制坯料拉拔速度、进料速度(或冷热源移动速度)以及感应加热温度、冷热源距离等工艺参数来实现金属锥形管的成形,解决了常规方法生产锥形管存在工艺复     

TA15钛合金板材在不同加载条件下的热剪切旋压变形机制(英文)

采用考虑了各种热效应而建立的TA15钛合金加热剪切旋压多场耦合模型,研究揭示了TA15钛合金在各种热载荷和机械载荷条件下的变形机制。结果表明,高的工件加热温度和芯模预热温度可以减小工件厚向温度梯度,偏离率对变形区厚向温差的影响复杂,对贴模性影响显著且大的偏离率会恶化贴模性。工件和旋轮间的摩擦对温度差有显著影响。增加旋轮进给比会加大厚向温差但有助于贴模性的改善,这与冷旋的结果相反。大的旋轮安装角有助于减小厚向温差和改善贴模性。     

锥形管无模拉拔成形极限及工艺优化

锥形管无模拉拔时,由于变形区金属没有模具的约束,产品形状及尺寸精度完全取决于工艺参数,采用理论和实验相结合的方法,研究工艺参数对锥形管尺寸稳定性、母线直线度以及极限断面缩减率的影响,对优化无模拉拔工艺具有重要的意义。研究结果表明,锥形管无模拉拔变形时,升高感应加热温度、增大冷热源距离、减小进料速度,可以增大极限断面缩减率;而较低的感应加热温度、较短的冷热源距离,则有利于提高锥形管的母线直线度。对于管坯尺寸为6mm×1mm的304不锈钢锥形管无模拉拔加工,在感应加热温度900℃~1100℃、冷热源距离15mm~40mm、进料速度20mm/min~40mm/min的工艺参数范围内,单道次拉拔极限断面缩减率最大可达57%,尺寸误差可控制在5%以下,母线线性相关系数达0.976以上,是合理的工艺参数范围。     

厚壁筒形工件连续感应热处理有限元模拟

对麦克斯威方程组和导热微分方程进行分解化简 ,得到计算无限长轴对称工件的电磁场、感生涡流和温度场分布的基本方程。基于这些方程在ANSYS软件上实现了对厚壁筒形工件连续感应热处理的计算机模拟计算。计算了加热、淬火和回火等热处理过程中 ,工件温度变化和加热功率变化 ,预测工件淬火冷却时的组织转变 ,计算中考虑了工件材料物理参数随温度变化对加热过程的影响。通过模拟计算 ,实现了对连续感应热处理工艺的优化分析 ,而且找到了一种对连续感应热处理设备结构设计和工艺参数配置优化的方法     

连续柱状晶CuAlNi合金无模拉拔过程中的组织性能演变

在进料速率0.5 mm/s,冷热源距离15 mn保持不变,拉拔速率0.8—1.1 mm/s,变形温度650—900℃的条件下,对连续柱状晶组织Cu-14.0%Al-3.8%Ni(质量分数)合金线材进行了无模拉拔实验,研究了无模拉拔工艺与合金显微组织和力学性能的关系,并对变形后合金组织性能演变的机理进行了探讨.结果表明:平直晶界连续柱状晶合金线材经无模拉拔变形后,可形成平直晶界和锯齿状晶界连续柱状晶、不完全动态再结晶和完全动态再结晶4种微观组织.在变形温度650℃,拉拔速率0.80.9 mm/s的范围内,变形后合金仍然保持平直晶界连续柱状晶组织;随着变形温度和拉拔速率的提高,连续柱状晶的平直晶界向锯齿状晶界转变.当拉拔速率为0.9 mm/s,变形温度上升至850℃时,合金呈现出明显的不完全动态再结晶的组织特征,即原始柱状晶粒沿变形方向拉长变细,在部分锯齿状晶界处有细小的动态再结晶晶粒产生;继续升高温度至900℃,合金发生完全动态再结晶,大量等轴、尺寸较大的动态再结晶晶粒完全取代了变形的柱状晶粒.拉拔变形后合金线材的抗拉强度随着变形温度的升高先小幅度增加然后显著降低,而伸长率则单调降低.     

Fabrication of noncircular multicore microtubes by superplastic dieless drawing process

A superplastic dieless drawing process that requires no dies or tools is applied to the drawing of a Zn–22Al superplastic alloy for noncircular microtubes such as square, rectangular and noncircular multi core tubes having square inner and rectangular outer cross-sections. In this study, the effects of heating condition, such as heating length and the use or nonuse of cooling device, on deformation behavior are investigated. As a result, a square microtube with 0.58 mm side and a rectangular microtube of 0.75 mm × 1.3 mm were fabricated after 3-pass superplastic dieless drawing. In addition, the fundamental deformation behavior of noncircular tubes combined with square and rectangular tubes during the dieless drawing process has been clarified experimentally. The cross-sectional shape of the noncircular tubes after the superplastic dieless drawing process tends to be maintained on the basis of the similarity law in case of a wide heating length compared with a narrow heating length. Furthermore, a noncircular microtube, which has inner square tubes with a 335 μm side, and an outer rectangular tube of 533 μm × 923 μm were fabricated successfully after a 4-pass superplastic dieless drawing process. Consequently, it was found that the superplastic dieless drawing is effective for the fabrication of noncircular multicore microtubes.     

无模拉拔成形连续柱状晶BFe10-1-1合金管材的残余应力

在拉拔温度850℃、拉拔速度0.7mm/s、进料速度0.5mm/s的条件下,对连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材进行无模拉拔成形,采用X射线法测定管材的残余应力,采用TEM进行微观组织分析,探讨了残余应力产生的机理。结果表明,沿着拉拔方向,无模拉拔合金管材的变形区外表面残余应力分布呈先升高后降低的趋势;已变形区残余应力值较为均匀;各点残余应力均为压应力,最大值为135MPa。无模拉拔成形过程中,连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材的晶界变得曲折,晶界周围出现不同密度的位错塞积,变形区沿拉拔方向的位错密度呈先增大再减小的趋势,这一趋势是导致产生不同程度残余应力的根本原因。     

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10℃。     

无模拉拔不锈钢锥形管高温氧化及氧化膜化学去除工艺

以304不锈钢锥形管为例,分析了无模拉拔锥形管表面氧化膜影响因素及厚度分布规律,研究了酸洗温度、酸洗速度等工艺参数对化学去除氧化膜过程的影响.结果表明,无模拉拔304不锈钢锥形管表面氧化膜厚度随着变形程度、锥形管的长度、感应加热温度、冷热源距离的增大而增大,并且随进料速度的减小而增大;在组成为98%H2SO4(80～100mL·L-1)、NaNO3(40～50 g·L-1)、NaCl(10～20 g·L-1)、乌洛托品(3～5 g·L-1)的酸洗溶液中,酸洗温度70～80℃的条件下,为了确保锥形管表面氧化膜全部去除,又不产生过酸洗现象,采用变速的方法将锥形管从酸洗槽拉出,可获得良好的表面氧化膜去除效果.     

一种新型的锥形管无模拉伸成形方法

介绍一种新型锥形管的无模拉伸成形方法,该方法解决了锥形钢管难于塑性成形的问题。通过对锥形管无模拉伸变形机制的研究,建立了锥形管无模拉伸的速度模型,制定了无模拉伸加工工艺。实验研究证明,所建立的速度模型较好地表达了无模拉伸速度变化规律,制定的工艺方案合理新颖,设备简单,具有很好的实用价值。