淬火介质换热系数的计算机测算

提出了用计算机进行测量和计算淬火过程中淬火介质换热系数的反传热模型。该模型利用采样系统测得的探头上某些位置的冷却曲线来计算淬火介质的换热系数,获得其随表面温度变化的曲线。对水和油的测算结果表明,计算值和实际情况吻合较好．     

常用钢淬火表面换热系数耦合相变的反传热分析

根据反传热方法和实测的每种钢探头在多种介质中淬火时的冷却曲线,建立了耦合相变的轴对称有限差分模型,结合编写的FORTRAN程序计算每种钢探头淬火过程的表面换热系数。结果表明,相变对计算有影响,考虑相变时的计算值是合理的。同时发现,淬火过程的换热系数与淬火介质及探头材料均相关,相同的钢探头在不同介质中淬火时的换热系数不同,而不同材料的钢探头在同种介质中淬火时的换热系数也不同。     

双介质淬火冷却时间计算方法的研究

双介质淬火是钢件淬火重要方法之一，在双介质淬火中从一种介质中冷却转至另一种介质冷却的适当时刻是获得良好效果的关键。根据现有淬火介质冷却速度特性曲线，建立数学模型，计算出换热系数h，从而计算出冷却过程的时间，为完善和发展双介质淬火工艺开拓了新的途径。     

动态淬火介质冷却特性及换热系数的研究

为了研究工业生产条件下淬火油在不同流速下的冷却特性曲线及换热系数 ,用超声波多普勒流量计测定了淬火油槽的流速 ,按ISO9950标准测定冷却特性曲线 ,用 1 2 0mm× 1 2 0mm× 2 0mm平板状试样和反传热法测定与计算了换热系数。结果表明 ,随着介质流速的增加冷却特性曲线的冷速最大值及换热系数的最大值均呈增加趋势 ,当搅拌使介质中产生气泡时 ,介质的冷却能力明显降低。最后指出换热系数曲线能更好地反映表面热量传递的真实情况。     

淬火油动态下换热系数的测量及计算

为了测量和计算工业条件下淬火油在不同流速下的换热系数 ,采用超声波多普勒流量计测定了介质的流速 ,用 12 0× 12 0× 2 0 (mm)平板状试样和反传热法测定与计算了换热系数。结果表明 ,换热系数曲线能更好地反映表面热量传递的真实情况 ;随着介质流速的增加 ,换热系数的最大值呈增加趋势 ,当搅拌使介质中产生气泡时 ,介质的换热系数明显降低。     

动态淬火过程的流-固耦合数值模拟

借助流体动力学计算软件CFD2000,对介质不同流速下试样的淬火过程进行了流.固耦合数值模拟.将实测换热系数曲线数值化并线性插值,得到了不同温度、流速下的换热系数,并赋给流.固换热边界,从而实现流.固耦合计算,同时得到了淬火介质流场和试样温度场.数值模拟结果与实测结果的对比表明,用该数值方法来模拟淬火介质存在相变的复杂淬火过程是可行的,能够显示出淬火过程的蒸汽膜、沸腾换热、对流冷却三个阶段以及各自的特点.该方法可避免复杂气液两相流的计算,简化淬火过程流-固耦合计算.     

基于DEFORM反传热模型表面换热系数的确定

以7075铝合金厚板淬火过程为对象,研究DEFORM反传热模型中控制参数对表面换热系数计算和温度预测精度的影响规律。结果表明,当选择实测温度曲线上的拐点温度作为温度控制点,且表面换热系数初始值接近平均换热系数时,采用反传热模型确定的表面换热系数所预测的冷却曲线与实测曲线吻合较好。在此基础上选取合理的控制参数,并确定了7075铝合金厚板淬火过程的表面换热系数,经冷却曲线预测结果与实测值对比表明,采用DEFORM反传热模型确定的表面换热系数所预测的温度场有较高精度,可以满足工程应用需要。     

评价淬火介质换热特性的Grossmann法与集中热容法的比较

研究了用于估算纳米流体、盐水溶液和某洗涤剂基试验介质淬火烈度的Grossmann法和集中热容（ LHC）法的适用性,评价了探头截面厚度对不同淬火介质换热系数的影响。借助于计算机分析了304不锈钢探头在淬火过程中的冷却曲线,并分别采用Grossmann法和LHC法对所测得的冷却曲线进行了换热系数的估算。研究表明,采用矱10 mm不锈钢探头的LHC法适用于淬火烈度小于20 m-1介质的表征。虽然Grossmann法是基于平均换热系数这一假设的,但仍能应用于具有不同淬火烈度介质之间的评定。 Grossmann法能更敏感地反映探头截面厚度对换热的影响。     

淬火工件内温度场的计算机模拟

根据实测的淬火介质冷却速度曲线推导了淬火冷却过程换热系数h值的数学表达式,研究了圆柱体工件内淬火过程中瞬变温度场的数学模型及其数值解.利用计算机计算淬火过程中工件内瞬变温度场,在实际生产中取得了满意的结果.     

比较厚板淬火换热系数反求的两种方法

在厚板淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是保证其温度场及应力场模拟结果与实际结果一致的前提。在实测冷却曲线的基础上建立了换热系数求解的两种数学模型,计算了换热系数随淬火时间关系曲线。基于ABAQUS模拟软件分析了两种模型在某特定区域温度场的实测与模拟误差。结果表明,换热系数随时间呈非均匀分布,在20～40 s之间出现换热系数峰值;一点法求解的换热系数优于两点法;两种方法计算的表面温度均出现温度回升现象,但一点法求解的表面温度回升较两点法的平缓。     

铝合金厚板淬火表面换热系数的离散解析求法

为了快速准确求取铝合金厚板淬火过程的换热系数,对淬火热传导过程进行分析。首先,将换热系数解析过程假设为淬火温度离散化的,并且是相邻离散点可进行迭代优化的计算过程。然后,分步解析求解了各离散温度区间的换热系数,最后完成了数据修正和仿真计算还原。结果表明,该方法获得的换热系数,可以使实验冷却曲线与计算冷却曲线较好的吻合,从而证明这种计算方法的可行性,并在文末对该方法的误差来源和特点进行了分析。     

40Cr钢喷雾淬火换热系数的计算及数值模拟

为计算ф25 mm×100 mm 40Cr圆柱试件喷雾淬火冷却过程的换热系数,采用四通道采样系统测定了喷雾淬火过程的冷却曲线,并用反传热法中的非线性估算法计算出换热系数。计算结果表明,喷雾淬火过程分3个阶段:膜沸腾阶段、核沸腾阶段和对流换热阶段,并在冷却到120℃时,换热系数达到峰值9800 W·m-2·℃-1。采用此换热系数作边界条件,对40Cr钢的喷雾淬火过程进行了数值模拟,得到淬火过程中不同时刻的温度场、组织场、硬度场和应力场。     

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。     

铝合金厚板淬火过程换热系数的求解与验证

在铝合金厚板淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是工件温度场、应力场模拟结果和实验相符的先决条件.分析换热系数反求法的数学模型,并采用MATLAB编程实现该数学模型的求解.用求得的换热系数作为MSC·MARC建立的有限元模型的边界条件,计算试件的温度场变化曲线,计算结果和实测数据基本吻合.     

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。     

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。     

不同冷却方式下换热系数的测量与计算

为了研究不同冷却方式下的换热系数,设计了一套可以测量空冷、水淬以及不同压力下喷气淬火下冷却曲线的试验装置,试验中测量的探头采用120mm×120mm×20mm奥氏体不锈钢方板。该探头经有限元(FEM)计算验证了其一维传热特性后,用来测量上述几种冷却方式下的冷却曲线,并用反传热法(IHCM)和集中热容法(LHCM)进行换热系数的计算与分析,比较了不同压力下喷气淬火的换热系数。实验结果表明,当毕欧数Bi<0.1时集中热容法是适用的,反之则不适用;在喷气淬火时,压力越大,表面换热系数也越大。     

超高强度G50钢构件的淬火过程建模与验证

试验测量了超高强度钢G50不同组织的热物性参数与力学性能参数,测定了马氏体相变动力学参数和马氏体相变塑性系数,建立了超高强度钢G50淬火的温度-组织-应力耦合材料模型。通过反传热计算确定了浸油淬火过程中试验件的表面换热系数。使用所建立的材料模型和换热系数,模拟计算了试验件浸油淬火过程中的温度、组织和应力的演化过程,温度计算结果和试验测试结果相吻合。     

淬火烈度估价及传热数据计算系统

在实际生产中,要准确预测工件的最终金相组织和硬度分布,其计算机模拟过程首先要输入真实、准确的传热系数以计算截面上任意点的冷却速度。本项目开发的淬火烈度测量系统,可用于任何淬火剂传热数据的记录,评估和计算,适用于各种淬火条件和淬火工艺。主要硬件是装有多头热电偶的LISCIC-NANMAC柱状探头,基于温度梯度法,该系统可计算和图示整个淬火过程中探头表面的热通量,并以聚合物溶液(PAG)为例,研究了其浓度的影响。利用另外一种软件模型“PROBE”(探头法),可计算出探头表面随温度变化的实际换热系数,由该换热系数连同探头测得的表面温度一起,可计算出圆棒截面上各点的冷却曲线,并给出了淬火油及一种高浓度聚合物溶液(PAG)的计算实例。如果不是用随温度变化的换热系数,而是将其作为常数(平均值)来计算冷却曲线,则这种计算精度就大大下降。和实测温度-时间数据相比较就好象按错误公式计算。     

雾化气体淬火过程换热系数的计算及实验研究

研究了用反传热方法计算雾化气体淬火过程试件表面综合换热系数的基本原理和算法,利用Matlab编写了试件表面综合换热系数的反求程序。然后,通过反求程序对不同工艺参数下淬火过程试件表面的综合换热系数进行了计算。运用Matlab模拟了不同工况下淬火试件的温度场,实测了试件淬火过程的温度变化,并对试件的温度计算值和实测值进行了对比。结果表明,所述的方法对雾化气体淬火试件表面综合换热系数的数值计算是准确有效的。