控制薄壁壳体淬火变形的措施

图1所示为一大型薄壁壳体，材料为30CrMnSiA钢，要求热处理后硬度为35～39HRC，直径差≤6mm，直线度≤4mm。由于该件壁薄（厚度为4mm），尺寸大，淬火后时常出现直径差和直线度变形超差现象，超差率达50％。对此，我们探讨了薄壁壳体淬火变形原因，采取了相应的防变形措施，使变形基本控制在一较小范围。1薄壁壳体淬火工艺过程及变形情况该件是在井式联合电炉中进行热处理的。其工艺过程：吊装－预热－淬火加热－油淬－水洗－回火－空冷。吊装是通过在壳体一端焊上带有6个孔的工艺环，然后再用吊具吊装的。过去，我们共处理24件壳体，淬…     

GIS铝合金壳体法兰焊接数值模拟

GIS铝合金壳体主要以焊接成形,有一定的装配精度要求。若焊接变形和残余应力较为严重,会影响产品的质量。为了研究焊接过程对产品质量的影响,以法兰与筒体焊接为对象,通过有限元软件SYSWELD模拟出焊接过程的温度场及应力场,得到热循环曲线、变形及残余应力分布。结果表明,第一道焊缝多次加热,且峰值温度接近退火温度;法兰存在整体倾斜及表面不平整的变形,筒体呈现波浪状变形;残余应力主要分布在第一道焊缝根部及整个第二道焊缝。模拟结果可以为GIS铝合金壳体焊接工艺控制提供参考依据。     

薄壁齿轮淬火变形有限元分析与改进

本文以45钢薄壁齿轮为研究对象,采用有限元方法研究了薄壁齿轮在吊装和平放两种装炉方式下的淬火冷却过程,分析了其温度场、应力场及相应的变形规律。结果表明:薄壁齿轮在吊装850℃淬火时,齿顶在100 s下降到25℃,残余应力为150.6 MPa,变形量为0.054 mm;齿根在104 s下降到25℃,残余应力为227.31 MPa,变形量为0.058 mm;节圆内部在104 s下降到25℃,残余应力为178.77 MPa,变形量为0.056 mm。薄壁齿轮在平放850℃淬火时,齿顶在86 s下降到25℃,残余应力为178.82 MPa,变形量为0.066 mm;齿根在90 s下降到25℃,残余应力为255.56 MPa,变形量为0.069 mm;节圆内部在90 s下降到25℃,残余应力为191.73 MPa,变形量为0.068mm。淬火变形是由热应力和组织应力导致的。装炉方式会影响薄壁齿轮的淬火变形,吊装变形量相对平放较小。     

淬火过程的计算机模拟及其应用

籍助于温度场－相变－应力和应变的有限元分析方法（ＦＥＭ），实现了复杂形状工件淬火过程的计算机模拟。模拟结果直观地显示任一时刻工件内部的温度分布、组织分布、应力分布、应变状况及工件任意位置上的冷却曲线，为使用 提供了用虚拟现实方法详尽分析和研究淬火工艺的工具。本文列举了几个实际应用的例子，计算机模拟将成为虚拟制造中的重要组成部分。     

TC21钛合金锻件淬火过程温度场及热应力场数值模拟

通过利用ANSYS有限元分析软件对TC21钛合金锻件淬火过程进行数值模拟,获得TC21钛合金锻件淬火不同时刻温度场分布及热应力场分布,以及锻件上所选节点温度、热应力随淬火时间的变化关系,并观察从锻件心部至边部的组织变化,研究冷却速率对组织变化的影响规律。结果表明,当淬火3600 s时,锻件表面已冷却至室温,而心部仍然保持较高温度;从锻件心部至表面冷却速度逐渐增加,并且越靠近表面,组织越细小。 淬火开始阶段,锻件各点热应力迅速升至最大值,随着淬火时间延长,锻件表面及心部热应力均逐渐减小,至淬火结束时,锻件最大残余应力仅为77 MPa。     

冷轧辊淬冷过程数值模拟的研究

采用三维非线性有限元分析方法模拟小型冷轧辊淬火冷却过程，直观地显示出任一时刻轧辊上的瞬态温度场、组织分布和应力场，可以给出轧辊上任意位置的冷却曲线。在所采用的数学模型中，用增量叠代法处理边界条件非线性、物理参数非线性、相变潜热非线性等复杂问题。在相变量计算中引入应力状态的影响。在应力场分析中采用热弹塑性模型，考虑了相变应变、相变塑性应变、热应变、材料力学性能的温度效应和相变影响等因素。计算机模拟结果和实测结果吻合较好。由此提供了一种良好的淬火工艺虚拟生产试验手段，可作为智能热处理的核心技术之一     

雾化气体淬火过程温度场及应力场的数值模拟

从45钢在高压氮气中淬火的实验出发,利用ANSYS有限元软件对工件雾化气体淬火过程进行数值模拟,建立二维瞬态模型,模拟了工件的温度场和应力场的分布。模拟结果和实验进行对比,温度场的数值模拟计算和实验结果较吻合。     

铝合金薄壁壳体件液态模锻成形过程的数值模拟

铝合金薄壁壳体件是航空航天及兵器工业上广泛采用的零件,但其制造工艺却长期得不到有效解决。文章采用Anycasting和DEFORM-3D软件,分别对充型阶段的凝固和塑性变形阶段进行了计算,并通过复合加载保证了零件使用性能上的要求。结果表明,模具和浇注温度越高,则凝固时间越长,且模具温度的影响要大于浇注温度的影响;在保证铝液完全充填型腔的前提下,充分考虑了模具的使用寿命和铝合金熔化温度的要求,进行了模具温度和浇注温度的优化;采用复合加载来代替简单加载可以有效地提高制件密度,使零件性能趋于均匀化。     

磁场淬火过程应力场的数值模拟

本文从热非弹性理论、计算力学、铁磁学和相变理论出发,在分析温度、相变、应力之间相互耦合关系的基础上,讨论了相变条件的数学模型和铁磁材料热物理性能改变的方程,建立了磁场淬火时包含相变的热弹塑性本构方程.在前期已求得的45钢圆柱体试件在热、磁耦合条件下瞬态温度场分布的基础上,用有限元法求得了瞬态热应力和残余热应力,并就磁场对热应力的影响进行了讨论.     

铝合金大型复杂薄壁壳体多道次旋压缺陷形成机理

铝合金大型复杂薄壁壳体旋压是多道次、多参数耦合作用下的复杂非线性过程,该过程中易出现反挤、鼓包、破裂等缺陷。采用实验和有限元模拟相结合的方法,分析这些缺陷的形成机理。结果表明,过大减薄率引起的旋轮前方金属隆起是导致反挤、鼓包、环状剥离及周向开裂的主因,过高的芯模转速会导致周向开裂和鳞状剥离等缺陷。提出了相应的缺陷防止措施,即采用24%以内的减薄率可以避免旋轮前方金属的严重隆起;限制芯模转速过高,以避免周向开裂和鳞状剥离等缺陷的发生。采用这些措施旋制出了合格的铝合金大型复杂薄壁壳体。     

免耕播种机开沟圆盘淬火过程的数值模拟

用ANSYS10．0有限元分析软件，建立免耕播种机开沟圆盘淬火过程的数学物理模型，对圆盘水冷、油冷、空冷的温度场和应力场进行模拟分析，确定了该零件的最佳淬火工艺方案。     

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.     

界面条件剧变的淬火过程三维温度场的计算机模拟

用有限单元法建立界面条件剧变的淬火过程三维瞬态温度场的计算机计算数学模型，并用Ｔ１０钢作为试验材料进行冷却曲线测试以验证数学模型。该模型较全面地考虑了淬火过程中界面换热系数剧烈变化及各种物性参数随温度而变化的非线性问题，包括了相变的计算及相变潜热与温度场变化的耦合计算。冷却曲线的计算结果与实测结果吻合较好，表明本数学模型和计算程序能正确预测复杂形状物体的非线性三维瞬态温度场变化。     

重轨淬火过程中的温度场模拟

重轨热处理温度及气冷温度对重轨淬火质量的提高有直接的影响。利用ANSYS有限元软件建立重轨温度分布模型,并对其淬火过程中的温度场进行了模拟计算,分析重轨淬火过程中重轨内部温度变化情况。研究结果表明,模拟结果与实测结果吻合较好;根据重轨温度场的变化规律,控制喷风时间,最终得到理想的索氏体组织。     

Numerical Simulation on Temperature and Microstructure during Quenching Process of Large-sized AISI P20 Steel Die Blocks

QUENCHING has an important influence on thequality of workpieces.However,quenching is acomplex process involving thermal,metallurgical andmechanical phenomena.The comprehensive effectsduring quenching are shown in Fig.1.It is impossibleto describe all these physical phenomena correctly andefficiently with analytical methods.Therefore,numerical simulation has been put on the agenda.Withnumerical simulation methods,the temperature fieldand the transformation behavior of austenite duringconti…     

大型轧辊喷雾淬火过程温度场数值模拟系统的开发

利用Visual Basic软件开发了大型轧辊喷雾淬火过程温度场模拟软件,并利用此模拟系统对复合轧辊差温加热后的淬火过程的温度场进行模拟计算来验证此系统的准确性,模拟得到了油淬冷却过程中的温度场分布云图以及轧辊不同深度处的冷却曲线,并对其进行了分析;将轧辊的实测温度数据与该系统模拟计算结果进行了比较,结果二者基本吻合,从而可以利用该系统的模拟温度评估淬火热处理工艺的合理性,能够为实际生产提供定量的参考依据.     

重轨淬火过程中的温度场模拟

重轨热处理温度及气冷温度对重轨淬火质量有直接的影响.利用ANSYS有限元软件建立了重轨温度分布模型,并对其淬火过程中的温度场进行了模拟计算,分析了重轨淬火过程中重轨内部温度变化情况.研究结果表明,温度的模拟结果与实测结果吻合较好,为下一步研究重轨应力场奠定了基础,对重轨淬火工艺和生产工艺具有重要指导意义.     

淬冷过程三维温度场有限元模拟数值振荡问题的研究

用作者编写的三维有限元程序对淬冷过程温度场进行了模拟计算，并与解析解（分离变量法）进行了比较。为了解决数值振荡问题，采用了局部网格细化、动态时间步长和集中热容矩阵等方法。通过模拟结果与解析解的比较可以看出，在时间步长选择合适的情况下，集中热容矩阵能够很好地解决数值振荡问题；如果不进行集中热容矩阵，无论是细化网格还是减小时间步长，其解决数值振荡问题的效果都不好。