SQB系列传感体真空热处理畸变的控制

零件热处理畸变是热处理过程的主要缺陷之一,一些精密复杂的零件常因热处理畸变而报废,因此控制精密复杂零件的畸变一直是热处理生产中的关键问题。众所周知,零件在热处理时,特别是在淬火过程中,由于其截面各部分加热和冷却速度的不一致而引起温度差,加之组织转变的不等时性等原因,使得零件截面各部分体积胀缩不均匀,组织转变不均匀,从而引起组织应力和零件内外温差所引起的热应力。当其内应力超过零件的屈服极限时,     

基于热处理模拟仿真的超高强度钢制复杂零件构型优化与验证

某超高强度钢制航空零件初始构型复杂，热处理后关键部位畸变量不能满足设计要求(±1 mm)。针对此问题，采用模拟仿真手段，研究了零件不同构型状态下的热处理畸变。结果表明，零件初始构型整体冷却先快后慢，厚壁部分应力较大，薄壁部分应力相对较小，尾部畸变最大，达2.16 mm。通过反复迭代优化零件有限元模型，模拟结果显示关键部位最大畸变量由最初的2.16 mm减少至0.90 mm,最终获得优化的零件构型。基于优化后的构型在实际生产中对零件进行了验证，零件各特征点实际畸变量均满足设计要求，模拟结果与实际生产结果吻合良好，证明了所建有限元模型的准确性及热处理模拟仿真技术在零件构型状态优化过程中的有效性。     

锻造飞边控制模锻件热处理畸变实例

锻造飞边是开式模锻零件锻造流出的多余金属．通常在锻后红热态切除。然而热切边后的高温掷放以及之后的锻件住热处州高温堆放和淬火应力,极易造成精密模锻件热处理畸变超标,其中以曲轴零件、长枝芽零件和叉形零件更为突出．目前,在实际生产中经常采用不切边或部分切边热处理的办法控制模锻件热处理畸变,对在热处理后无淬火压床情况下提高生产效率有一定的实用价值以下举例介绍该种方法.     

航空发动机16Ni3CrMoE钢制输出轴的热处理畸变控制

通过对航空发动机16Ni3CrMoE钢制输出轴渗碳淬火后出现轴向长度缩短、内花键畸变的原因进行分析与研究。结果表明,热处理畸变主要影响因素是零件在渗碳、淬火工序中产生的热应力和组织应力的综合作用,渗碳零件表面和心部的成分存在差异,使热处理过程中的应力分布变得更不均匀和复杂。通过改变渗碳装炉方式、降低渗碳冷却速度、静油等温淬火、渗碳前增加稳定化处理等工艺方法,将零件的热处理畸变控制在工艺要求范围内。     

基于物理模拟的相变塑性应变分离方法

相变塑性是材料在相变过程中由于外部应力引起的材料的不可逆变形。在大型金属零件的焊接和热处理等复杂热力循环过程中,相变塑性对残余应力和变形的影响不可忽视,因此,对材料的相变塑性开展研究十分必要。文章以马氏体相变塑性为例,采用施加不同单轴载荷水平的热力循环实验确定材料相变塑性;通过对该过程热力循环变形和组织演化的分析,在考虑弹性应变、热应变、组织应变基础上,得到了材料相变塑性应变随温度和应力变化的定量关系式。研究结果为分析和研究钢铁材料焊接和热处理过程中复杂热力行为提供了方法。     

30CrMnSiNi2A高强钢的淬火畸变预测与工艺优化

30CrMnSiNi2A高强钢零件淬火畸变是热处理工艺控制中的一个难点。本文立足于有限元技术,构建了适用于30CrMnSiNi2A钢淬火过程的计算模型,实现了30CrMnSiNi2A钢零件淬火过程温度,组织及应力应变的正确预测。基于相应软件对某型火箭助推器轴承支座零件的淬火工艺进行了优化设计,结合实物试验的结果,验证了计算模型的有效性,解决了实际零件淬火畸变的超差问题,凸显了数值模拟技术对热处理工艺优化的重要指导作用。     

装甲钢马氏体相变塑性的实验研究

采用Gleeble热模拟实验机对装甲钢马氏体相变塑性进行了研究。通过对热变形中的热应变、组织应变和弹性应变进行分离,从总应变中分离了相变塑性,并得到了相变塑性的定量关系式,采用Greenwood-Johnson模型得到该种材料的相变塑性系数。分析结果表明,该种材料的相变塑性、组织应变和热应变是引起变形的主要原因,相变塑性与组织应变数值相当,在热处理变形分析中不容忽视;随着温度降低及马氏体体积分数增大,相变塑性迅速增大,马氏体体积分数达到0.8后,相变塑性基本保持不变;随着施加应力的增加,相变塑性逐渐增大,相变塑性与施加应力呈线性关系。文章研究结果不仅为该种材料热处理、焊接过程形状畸变和残余应力研究提供基础,还为该材料复杂热力学行为研究提供参考。     

基于模拟的热处理工艺设计:使淬火工艺与钢种和产品几何形状相匹配

钢铁零件的性能主要决定于所采用的热处理工艺。钢的淬透性决定于合金元素含量,而淬火烈度确定了整个零件中不同部位的温度随时间变化过程。总的来说,零件最终的组织、力学性能、残余应力状态和服役性能均取决于钢的淬透性和淬火工艺。残余应力状态,特别是表面应力状态,是影响零件疲劳寿命的重要因素,可通过控制钢的淬透性和淬火工艺来提高零件的表面压应力,从而提高疲劳寿命。热处理工艺的计算机模拟,包括加热和冷却过程中的相变的计算,提供了一种科学地进行热处理工艺设计、钢种选择以优化某一特定产品性能的方法。本文采用热处理模拟软件DANTE来论证这种设计方法在正齿轮上的应用。     

17CrNiMo6钢斜齿轮热处理仿真分析中的位移边界条件

基于17CrNiMo6钢热处理过程传热、组织场转变和热弹塑性数学模型,建立了斜齿轮零件热处理有限元模型。对17CrNiMo6钢斜齿轮的热处理过程进行了模拟,并分析了固定约束、对称约束、摩擦约束3种位移边界条件对热处理仿真畸变的影响。结果表明:17CrNiMo6钢斜齿轮淬火后齿轮表面受压应力,而心部受拉应力,齿根处压应力大于齿顶处。与目前普遍采用的固定约束或对称约束边界条件相比,采用摩擦约束的仿真结果更加符合实际情况。     

渗碳钢大型平板的无变形淬火

在平板和其它零件热处理时,导致最大变形的最大应力是在相变过程中由于起始相和生成相的不同比容而产生的组织应力。零件本身的重量对大型零件在淬火加热和炉内保温时的变形也有很大的影响。     

计算机模拟技术在生产中应用的两个实例

采用三维有限元数值模拟方法，将温度，相变，应力结合起来进行耦合计算，模拟了水口电站活塞杆的局部加热消除应力的热处理过程及小浪底电站用磁轭拉紧螺杆开裂事故分析。结果表明，模拟效果良好，可以解决生产中的实际问题。     

渗碳前预热处理对17CrNiMo6钢制齿轮轴畸变的影响

以17CrNiMo6钢制齿轮轴为研究对象,用有限元软件对齿轮轴的渗碳预热和直接渗碳过程进行了定量分析,确定了影响畸变的主要预热工艺参数,并对这两种过程中的温度场和应力场进行了对比分析,研究预热处理对齿轮轴热处理畸变的影响。结果表明,在渗碳前进行400 ℃保温3 h的预热处理,能够有效减小齿轮轴热处理畸变。     

Finite element simulation of quench distortion in a low-alloy steel incorporating transformation kinetics

The uncontrolled distortion of steel parts has been a long-standing and serious problem for heat treatment processes, especially quenching. To get a better understanding of distortion, the relationship between transformation kinetics and associated distortion has been investigated using a low-alloy chromium steel. Because martensite is a major phase transformed during the quenching of steel parts and is influential in the distortion, a new martensite start (M_s) temperature and a martensite kinetics equation are proposed. Oil quenching experiments with an asymmetrically cut cylinder were conducted to confirm the effect of phase transformations on distortion. ABAQUS and its user-defined subroutines UMAT and UMATHT were used for finite element method (FEM) analysis. The predictions of the FEM simulation compare well with the measured data. The simulation results allow for a clear understanding of the relationship between the transformation kinetics and distortion.     

Distortion Behavior of a Heavy Hydro Turbine Blade Casting During Forced Air Cooling in Normalizing Treatment Process

Distortion behavior of blade castings in heat treatment process determines their geometrical accuracy, and improper control of it may result in additional repair, shape righting, or even rejection. This article presents a novel approach for discovering the distortion behavior of heavy blade castings during heat treatment process in production. Real-time measurements of distortion and temperature field of a heavy hydro turbine blade casting weighted 17?ton during forced air cooling in normalizing treatment process were carried out by using deformation measurement instruments and an infrared thermal imaging camera. The distortion processes of the typical locations of blade and the temperature field of the blade were obtained. One corner on the blade outlet edge side exhibits variation of distortion with two peaks and a valley. The range reaches 97?mm and the final distortion value is 76?mm. The maximum temperature difference on blade surface reaches 460?°C after 80?min of cooling. Influences of thermal stress and phase transformation stress on the distortion of the blade were elucidated and discussed. The results are of great significance for the understanding and control of the distortion behavior of hydro turbine blades in heat treatment.     

碳钢与304不锈钢焊接残余应力的计算

采用弹塑性有限元法计算了Q235碳钢与304不锈钢的焊接温度场和焊接残余应力,计算结果表明,由于二者物理性能的差异造成了焊接温度场和残余应力分布的不均匀,焊接残余应力的峰值出现在304不锈钢一侧,其值略低于304不锈钢的屈服强度.当焊接热源偏向Q235钢时,焊接残余应力峰值变化较小,但高应力区减小,焊接变形明显减小,当焊接热源偏向304不锈钢时结果相反.当焊接热输入增大时会导致焊后高应力区范围的扩大,残余应力的峰值略有降低.采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接接头上表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好.     

用有限元法对铸件铸造缺陷的预测

以有限元法为理论基础,ANSYS软件为平台,建立铸件凝固过程的数学模型,对铸造凝固过程进行了温度场、温度梯度场和应力应变场的数值模拟。模拟时考虑相变中结晶潜热、材料随温度变化的非线性因素。得到了铸件在凝固过程的各种瞬态场的分布和变化规律。预测出了铸件可能出现缩孔、缩松等铸造缺陷的位置;同时探讨了判断热裂纹的方法。结果表明,模拟预测与生产验证结果基本一致。     

核电站用钢制安全壳纵焊缝的焊后热处理畸变

基于SYSWELD软件对钢制安全壳筒体环建立了有限元模型,对拟定的筒体纵焊缝热处理工艺采用有限元法进行了模拟分析,计算了热处理后的畸变和残余应力,并将数值模拟分析的畸变数据与实测数据进行了对比,证明了拟定的工艺满足产品技术要求,可为超大型容器局部焊后热处理提供参考.     

20Cr2Ni4A钢内花键套热处理畸变分析

影响内花键套制造精度的主要因素是热处理工艺、加工工艺及制造工艺顺序等。研究分析表明，在零件加工和热处理过程中采用加空心~-心H--轴，可使工艺精度比设计精度提高一级；淬火时用空冷代替油冷以及使工件在各阶段加热过程中尽量架空等措施，有利于减少内花键套应力和畸变，达到控制精度的目的。     

S355钢焊接温度场和应力场有限元分析

S355钢作为低合金钢,在焊接过程中会伴随着固态相变现象.在考虑S355钢的固态相变效应基础上,建立了焊接过程的热弹塑性有限元模型.通过引入相变转变模型、相变塑性和相变体积模型,计算获得焊后组织分布云图,并分析了焊缝和热影响区典型节点的组织演变规律.结果表明,与不考虑固态相变效应相比,紧邻焊缝两侧的热影响区的Mises...