表面换热系数对铝厚板淬火温度和应力演变影响的数值模拟

淬火过程中表面换热系数是反映界面能量传递和介质冷却能力的重要物理参数。通过对铝厚板淬火的多组模拟实验,研究了表面换热系数对工件冷却速度、内应力演变的影响规律。结果表明,过大的表面换热系数并不能明显提高工件心部的冷却速度．却大大增加了工件的残余应力。铝厚板淬火工艺应用据工件的组织性能要求,合理选择的表面换热系数和冷却方式,尽量减小工件的残余应力。     

6061铝合金在线淬火实验研究及模拟分析

通过喷水淬火实验获得6061铝合金的冷却曲线,结合数值计算方法获得材料的在线淬火换热系数,运用ABAQUS有限元软件对在线淬火过程进行了动态模拟。结果表明：在喷水淬火初始阶段,换热系数较小,随着淬火温度降低,换热系2数逐渐增大至峰值2kW/m℃,随后又逐渐减小;有限元模拟冷却曲线与实测冷却曲线相吻合;淬火时试样的温度分布符合一维传热特征,轴向应力状态呈＂内压外拉＂,且无论是拉应力还是压应力都在淬火开始不久后出现峰值。     

7050-T7651铝合金预拉伸厚板生产工艺研究

研究了淬火温度和时效温度等因素对 70 5 0铝合金厚板组织和性能的影响 ,确定了 70 5 0 T76 5 1厚板的工艺参数 ;淬火温度 4 73± 2℃ / 180分钟 ,转移时间小于 2 0S ,淬火后 4h内预拉伸变形量 1 5 %～ 3 0 % ,间隔时间不大于 4 8h ,时效制度 12 1± 2℃ / 5h +174± 2℃ / 15h。     

7050铝合金H型截面构件淬火过程仿真模拟研究

采用有限元数值模拟研究7050铝合金H型截面构件淬火过程残余应力大小、分布及规律。研究结果表明:构件截面淬火后残余应力的分布情况为:表层受拉应力,芯部受压应力。构件截面在X方向上的淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域、筋顶以及腹板区域。其中构件截面过渡圆角区表面出现最大压应力,为-114MPa;过渡圆角芯部区域出现最大拉应力,为68 MPa。构件截面在Y方向上的淬火残余应力主要出现在过渡圆角区表面、筋外壁及筋芯部位置。其中最大压应力和最大拉应力也分别出现在过渡圆角区表面及芯部,分别为-114 MPa和79 MPa。     

铝合金淬火过程换热系数的反求法

运用测温仪器记录喷水淬火过程中工件内部点的温度变化曲线,通过有限差分法推导导热差分方程结合迭代反求法,获得换热系数增量,并编写计算程序,最终得到淬火过程中工件的换热系数随时间变化曲线.计算得到的结果表明该算法收敛快,调节迅速,能够很好的反映实际传热过程.通过该方法能准确有效率地得到换热系数.     

7050铝合金长轴筋板类锻件淬火残余应力消减工艺研究

采用有限元数值模拟研究冷压工艺对7050铝合金长轴筋板类锻件淬火残余应力的影响.研究结果表明:锻件的残余应力主要是因锻件表面与芯部产生的热胀冷缩不同步而造成的,其本质是温度不均匀而产生的热应力;锻件淬火结束后呈现出表压芯拉的应力情况,其数值范围大致为-150 MPa～150 MPa,其中压应力主要集中在各个筋条最高处,...     

气瓶内部淬火过程的流动换热特性

 大直径厚壁气瓶内部淬火时的流动换热过程极其复杂,受到多种因素的影响,而研究气瓶内部压强和温度的变化规律对改善流动换热效果、提高产品组织性能具有重要的理论指导意义。以914 mm厚壁气瓶和瓶内流体为研究对象,建立了二维等效流 固耦合模型;采用多喷嘴系统对气瓶内外进行喷水淬火,研究了气瓶总长、喷水流速及淬火时间对瓶内压强及内壁温度的影响,通过间歇淬火试验验证了数学模型的正确性。结果发现,气瓶长度对瓶内压强和瓶壁温度的影响显著,喷水流速次之,当喷水流速大于8 m/s后,水量对瓶壁的冷却效果大大降低;气瓶内壁长度方向的温度梯度分别随气瓶总长的增加和淬火时间的延长而减小,但基本不受喷水量的影响。     

工艺参数对7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的影响

采用有限元数值模拟研究不同构件截面形状、淬火介质、淬火转移时间对7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的影响。研究结果表明:构件淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域,随着构件筋板的厚度增加而增大。构件表面淬火残余应力随着过渡圆角的增大而增大;芯部淬火残余应力随着过渡圆角的增大反而减小。四种淬火介质当中,淬火介质为空气时构件淬火残余应力值最小,其次是20%PAG溶剂,水及NaCl溶液下的构件淬火残余应力相对较高。随着淬火转移时间的增大,构件截面过渡圆角区淬火残余应力值逐渐减小。     

模压法消除7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的研究

采用有限元数值模拟研究了冷压工艺对7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的影响。通过数值模拟,确定先筋顶圆角同时下压、下压结束后再对构件腹板部分进行冷压是最佳的冷压工艺。优化后的模具使得构件整个截面淬火残余应力得到有效的控制,构件残余应力消减到40 MPa以下。     

高温表面喷雾冷却传热系数的理论分析

以池内膜态沸腾为基础，将喷雾颗粒的冲击作为一种扰动，对喷雾冷却过程进行了建模，分析了水流密度、高温表面温度、雾滴尺寸、雾滴冲击速度对喷雾冷却换热系数的影响。并以一种全锥喷嘴为例，利用该模型进行了计算、分析，结果证实该模型对实际应用具有一定的指导作用。     

热变形参数对7050铝合金微观组织的影响

在Gleeble-1500热模拟实验机上对7050铝合金试样在变形温度为250℃～450℃,应变速率为0．01～10s^-1,变形程度为50％、60％和70％的条件下进行等温压缩实验。利用透射电镜（TEM）分析了合金在不同变形参数条件下的微观组织特征。     

插入件换热器传热系数的数值分析

对插入件换热器的传热面积、传热系数及其结构尺寸进行了数值计算,分析了各初始条件对传热系数的影响并绘制了曲线.模拟结果表明,在其他初始条件不变时,传热系数与各初始条件呈线性,指数或幂函数关系.     

超声场作用下7050铝合金的溶质再分配与组织形成的建模仿真与分析

对不施加超声、施加300 W、1 000 W功率超声处理的半连铸成形7050铝合金大扁锭进行晶粒细化的实验研究,并基于元胞自动机-有限元(CAFE)法,建立7050铝合金形核和晶粒生长的数学模型,得到形核参数对仿真结果的作用规律。依靠成分过冷发展的初始阶段建立生长限制因数Q的物理模型,对超声细化晶粒的机制进行说明。模拟和实验结果表明:1 000 W功率超声的晶粒细化效果最佳,此时晶粒的平均尺寸为204μm;模具表面形核的高斯分布平均过冷度、模具表面以及熔体内部形核的高斯分布标准方差对预测晶粒结构影响不大,模具表面及熔体内部形核的高斯分布最大形核密度、熔体内部形核的高斯分布平均过冷度对仿真结果影响显著;晶粒尺寸随Q值增大呈大致单调递减趋势,晶粒大小与Q具有良好的关联性。     

高炉风口换热过程数值模拟

高炉风口是高炉输送高温鼓风和煤粉必需的冷却设备。以外观尺寸相同的空腔式风口和贯流式风口为研究对象,运用数值模拟分析软件Fluent,采用k-epsilon双方程模型,压力基求解方法,对两者的换热过程进行模拟并对照分析了入口流速对其换热性能的影响。结果表明：随着水流量增加,风口表面温度下降,但进出口压损增加;相同水流量情况下,贯流式风口比空腔式风口换热能力更强,但产生的压损更大。综合考虑,2种模型的进水流速均以5～10m/s为宜。     

散射性介质辐射传热的数值模拟

利用有限容积法采用C语言模拟了三维圆柱体内吸收、散射性介质的辐射传热温度场：通过辐射传递过程的数值计算，分析了介质本身性质、各向异性散射对温度分布的影响。与光线踪迹法相比较，有限容积法计算速度快具有较好的精度，是目前辐射传递过程数值模拟的一种较好的方法。计算结果表明，由于径向辐射射程比轴向辐射射程小，所以各向异性散射在径向对温度场的影响要比在轴向的大；此外反照率对温度场的影响不大。     

热处理工艺对低温挤压Zn-15Al锌合金组织及性能的影响

采用拉伸试验和扫描电镜分析技术手段,研究了不同冷却速度对200℃挤压Zn-15Al锌合金的微观组织和室温力学性能的影响.结果表明:经320℃处理1 h后,变形态细小的α(Al)相发生了粗化.经水淬后α(Al)相发生了连续析出,形成了α(Al)+η(Zn)细小的粒状组织,使其强度稍有提高,塑性明显降低.而经空冷后α(Al)相发生了共析分解,形成了细片层状组织,导致其强度提高约1倍,塑性下降约80%.这意味着能够通过热处理工艺来调整变形态Zn-15Al锌合金的力学性能,以满足不同应用领域的要求.     

W-40%Cu热加工摩擦因子与换热系数测定

对W-40%Cu(质量分数)粉末烧结材料在热加工数值模拟过程中需要确定的坯料与模具间的界面摩擦因子,以及与空气、模具间的换热系数进行了测定.摩擦因子直接通过圆环镦粗实验来确定.采用DEFORM软件对坯料传热过程中温度的变化进行了模拟,并将模拟得到的温度变化曲线与实际传热实验中获得的温度变化曲线相比较,确定了坯料在不同条件下的换热系数.结果显示,坯料在无润滑时与模具间摩擦因子为0.36,在石墨油润滑时为0.11;与空气自然对流换热系数取0.021N/(s·mm·℃),与模具无润滑剂接触时换热系数取0.11N/(s·mm·℃);加石墨油润滑且接触应力很小时取0.62N/(s·mm·℃),随着接触面应力从0.06MPa增大到90MPa,换热系数逐渐从3.4N/(s·mm·℃)增加到11N/(s·mm·℃).     

新型蓄热体结构参数对换热比表面积的影响

针对常用的陶瓷蓄热小球流动阻力大、蜂窝陶瓷蓄热体平行独立直通道间气流分布不均匀的缺点,提出一种前后、上下、左右通孔垂直相交贯通的新型蓄热体结构,并分析通孔结构、通孔尺寸对蓄热体换热比表面的影响规律。分析结果表明,通过调整新型蓄热体的通孔结构与尺寸能够达到常规蓄热体换热比表面积的要求。     

板坯连铸过程包含相变的三维瞬态热传导数值模拟

利用有限元软件ABAQUS／Standard对连铸结晶器和板坯进行了三维瞬态热传导数值分析，数值模拟计算了温度场．假设相变是在恒温下进行的，三维瞬态热传导方程中引入了潜热，即模拟过程考虑了金属结晶过程中释放的热量．同时也考虑了运动的板坯与结晶器之间的相互作用，从而获得了更准确的连铸过程中结晶器和板坯的温度场分布．