7075铝合金板淬火残余应力模拟及实验研究

铝合金板在淬火过程中产生较大的残余应力,导致构件出现变形、翘曲。采用准耦合法对7075铝合金板在淬火过程中的温度场和应力场进行数值模拟,利用盲孔法对淬火后的残余应力分布进行实验测量。结果表明,7075铝合金板淬火后残余应力呈现出外压内拉的分布状态,淬火过程中形成的较大温度梯度造成的不均匀塑性变形是应力产生的主要因素,铝板表层和心部冷却速度的变化导致了应力分布状态的转变。实验结果验证了准耦合模拟方法的可行性,研究结论为残余应力控制提供重要依据。     

大模数齿轮平行于磨削方向磨齿裂纹原因分析

根据磨齿裂纹的形态,判断出两类不同形态的裂纹源于截然不同的机理;找出大模数渗碳淬火齿轮齿面产生的和磨削方向平行的条数少、长而深的磨齿裂纹是由齿面上的巨大拉应力引起的。通过对渗碳淬火齿轮齿面产生残余应力的机理分析,证明齿面产生残余拉应力的可能性是存在的。齿面拉应力的存在可以较完满地解释产生所提磨齿裂纹的各种现象。最有效的预防措施是通过提高淬火油温控制心部表层马氏体转变的顺序,阻止表层在心部组织转变前产生转变,以保证最终在齿面形成残余压应力。     

汽车转向节中频淬火裂纹的分析及防止措施

汽车转向节中频淬火裂纹主要发生在圆角区域。其产生原因是中频加热速度快因而在淬火区与非淬火区形成拉应力集中所致。由于堵孔致使圆角加热不足,或盲孔过热也会产生裂纹。降低中频淬火加热速度,清除堵孔,采用合适盲孔口倒角可减少裂纹的发生。     

22CrMnMo大模数齿轮磨削裂纹的原因与控制措施

从磨削过程中磨削热、磨削力、齿面应力状态及磨削之前的渗碳淬火工序所得的显微组织等方面，阐述裂纹产生的原因．并提出从磨削工艺上降低磨削温度、从淬火处理上改善齿轮表面应力状态等措施，可有效控制和防止该齿轮的磨削裂纹的产生。     

浅论防止磨削裂纹的产生

磨削加工在机电行业中广泛地被应用,在对淬火件尤其是渗碳淬火件磨削时常常出现磨削裂纹,它不但影响外观,还直接影响工件的质量。那么如何防止呢?下面我们来分析一下。 1.磨削裂纹的产生 我们知道,淬火钢的组织是马氏体 残余奥氏体,故处于膨胀状态(未经回火尤为严重)。如果将其表面快速加热至100℃左右并迅速冷却时,必然将产生收缩,这是第一次收缩,这种收缩仅发生在表面,其基体仍处于原膨胀状态,从而使表面层承受拉应力而产生微裂纹,这是第一种裂纹。当温度升至300℃时,表面再次产生收缩,从而产生第二种裂纹。     

梯形螺纹塞规的热处理

T8钢制梯形螺纹塞规的热处理工艺,我厂过去采用780～800℃加热后进行水淬油冷的做法,淬火后经常发现梯形螺纹部分产生裂纹而使塞规报废。分析其原因是截面不均,淬火后应力较大不能及时消除造成的。为了解决上述矛盾,我们采用以下的淬火介质进行等温淬火,使塞规高温时冷却速度快,低温(马氏体转变)时冷却速度慢,从而避免了低温转变     

选择最佳工件转速消除磨削裂纹

磨削淬火钢及球铁(经中频淬火)工件,易产生磨削裂纹.其原因固然十分复杂,解决办法各异,但众多资料表明,正确选择工件转速,可得到十分满意的结果. 一、磨削裂纹与磨削温度 1.磨削裂纹产生的机理磨削裂纹的产生,皆因内部应力诱发所致。产生应力的主要原因,可以认为是在磨削时产生的高热,导致金属表面产生热应力和相变而引起体积变化带来的应力。 2.磨削温度,接触面温度砂轮的回转圆周速度约为车削速度的5～10倍,     

重型燃机压气机盘淬火应力场的计算机模拟

利用有限元法研究了某重型燃机压气机盘在淬火过程中的应力场分布。模拟计算中，采用等效热容法处理相变潜热对淬火温度场的影响，采用等效线胀系数法处理相变引起的组织应力，同时考虑了材料热物性参数和力学性能参数的温度相关性。模拟结果表明，在淬火初期，由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压，随着相变的发生，应力发生了多次转向，最后形成了表面受压心部受拉的残余应力分布。在油淬过程中，工件内持续承受较高的拉应力，而空冷时承受的内应力较小，从而避免了工件的变形和开裂。     

感应淬火后大型齿条残余应力的有限元模拟

对G35CrNiMo钢大型齿条的3种感应淬火工艺下的温度变化曲线、显微组织进行了分析,采用盲孔法并结合逐层剥离法测得齿条不同区域的残余应力;建立了齿条的有限元模型和电磁感应与热传导的耦合模型,模拟了齿条的残余应力分布,并与试验结果进行了对比。结果表明:淬火温度较高时,齿条淬硬层中产生较大的热应力,导致齿条在淬火过程中开裂;采用先气淬、后水淬的工艺后淬硬层的温度差降低,热应力减小,有效避免了淬火开裂;齿条表面的最大瞬态拉应力出现在325℃等温线附近,沿齿条方向和垂直于齿条方向的应力大小非常接近,且计算结果与试验结果非常吻合。     

回火对感应淬火机床齿轮残余应力分布的影响

本文用 X 射线法测定了40Cr 钢机床齿轮高频淬火后回火与不回火二组齿轮试样表面的残余应力沿层深分布.结果表明:距层深>0.07mm 以后,无论齿轮试样是否回火,其残余应力分布、数值大小均无多大变化;回火的效果只在齿面至大约0.07mm 深度范围内降低了25%～32%的残余应力;在距齿面0.1mm 处,回火与不回火试样的残余应力分布曲线上均对应一个拉应力峰,这个距离与齿面通常发生点蚀的深度是相一致的.这一试验结果指出了回火对这类高频淬火齿轮消除应力的实际效果,以及残余拉应力峰的存在位置客观上为齿面点蚀裂纹源的形成提供了潜在条件.     

汽车渗碳淬火齿轮的表面残余应力研究

研究了汽车齿轮生产中渗碳热处理过程中淬火冷却和回火状况，以及磨削加工对汽车齿轮表面残余应力的影响。研究表明，充分淬火冷却有利于表面残余压应力的提高，正确的磨削工艺不改变残余应力的分布，但过多的磨削热会在次表层产生高的拉应力。     

熔锥型光纤耦合器流变成形的工艺敏感性研究

基于理论与实验研究,建立了光纤耦合器熔融拉锥过程的粘弹流变力学模型,并给出了光纤耦合器非均匀温度场条件下的流变过程数值分析,获得了拉锥速度、熔融温度等流变工艺参数对器件应力分布与器件性能的影响规律。特别是熔融温度对器件应力分布的影响极为突出,熔融温度变化5℃可导致最大应力变化30%,同截面的应力差值改变20%,温度梯度变化3%可以导致锥区截面的应力差值改变90%。并发现在目前的流变工艺条件下,光纤耦合器易产生耦合区析晶、锥区微裂纹等流变缺陷,目前的流变制造技术与设备难以实现器件的微观结构与折射率均匀分布。该研究为光纤耦合器流变制造工艺与设备的改进、优化提供了基础。     

非匹配焊接接头中裂纹尖端三维拘束状态分析

应用三维弹塑性有限元方法详细分析了焊接接头中裂纹尖端三维拘束状态的分布特征,结果表明：在试样中面附近围绕Ⅰ型裂纹前缘,应力状态均具有明显的平面应变特征,而应力三轴度（Rσ）仅在韧带附近为最大。匹配参数M、尺寸因素（h/a、B、a/w)及加载方式（CCP、TPB、SEC）均会对试样内部的应力三轴度产生显著影响,其中匹配程度是导强度,平面应变参量β仅表示三维应力状态趋珩平面应变的程度大小,而应力三轴度参量Rσ确实描述了三向拉应力状态的严重程度,对于给定试样形式,裂纹张开位移CTOD相等不能保证三维裂纹端存在相似的三轴应力状态,因而用CTOD参量表征材料断裂行为具有局限性。     

2A12厚板铝合金淬火过程有限元建模研究

淬火残余应力可能造成工件淬后裂纹、削弱其疲劳强度以及造成其体积和形状的变化.在需要进行淬火处理的厚板结构铝合金零件中,这一情况尤为显著.因此,对厚板铝合金淬火过程进行有限元模拟,预测其淬后残余应力大小及分布,具有十分重要的意义.本文运用ABAQUS/Standard软件建立了2A12厚板铝合金的淬火过程有限元模型,并用反传热算法确定了以聚乙撑二醇(PAG)溶液作为淬火介质时的换热边界条件.为了验证模拟结果的可靠性,应用X射线法对厚板淬火残余应力进行了测量.模拟结果与实测数据具有较好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有较高的精度.     

TiN涂层中表面裂纹产生的机理研究

为了揭示滑动摩擦接触条件下的Ti N涂层表面裂纹的形成机理,对Ti N涂层进行了划痕试验和有限元模拟。划痕试验结果表明在划痕表面产生了平均间距约为5.12μm的弧型裂纹。采用三维有限元方法对划痕过程进行了模拟,模拟结果表明了涂层结构中的应力分布的特点。采用二维扩展有限元方法(XFEM)对划痕过程中的涂层的裂纹产生进行了模拟,模拟结果表明涂层中表面及界面裂纹主要是由最大拉应力引起的第一型裂纹;涂层亚表面裂纹是一种由拉应力和剪应力引起的复合型裂纹。表面裂纹的形成有三种方式:第一种方式是首先在涂层界面产生微裂纹,随着裂纹沿着厚度方向扩展到表面形成表面裂纹;第二种方式是在涂层表面直接形成表面裂纹;第三种方式是微裂纹首先在涂层亚表面形成,然后沿着厚度方向扩展到表面形成表面裂纹。模拟中发现在表面和界面首先产生微裂纹的数量比亚表面产生微裂纹的数量更多。随着裂纹的扩展和融合将导致涂层的剥落。     

典型大型齿轮失效分析

根据典型大型渗碳淬火齿轮在磨削过程中出现裂纹的形态、数量以及分布特点,从渗碳淬火品质和磨削加工两个方面分析了磨削裂纹产生的原因,通过分析比较有磨削裂纹和无磨削裂纹处齿面的金相组织、有效硬化层深,得出致使局部出现磨削裂纹的主要原因是磨削前局部(出现磨削裂纹处的)齿形齿向出现了不规则变形(畸变高点),而磨齿校基准时,没有找到此畸变高点,导致在畸变高点附近的磨削切削量太大,且砂轮在靠近齿根处的线速度最大,致使在畸变高点附近的齿根处产生较大的拉应力,从而出现磨削裂纹.     

磨削裂纹形成机理商榷

通常认为工件磨削裂纹是由于磨削热造成工件局部高温，且温升速度很快，至使工件再次奥氏体化淬火成马氏体，产生组织应力，当组织应力超过材料强度时，便产生裂纹。但此理论不能解释下述现象：条状裂纹为什么与磨削方向垂直？为什么裂纹多成条状，且沿晶穿晶而过……？本文在大量试验中，发现工件磨刚时存在“瞬间拉应力”，并在此基础上提出磨裂机理新观点：在磨削过程中，磨削表面产生热应力、瞬间拉应力和组织应力，其合力或其中任一应力超过材料表面的断裂强度时，将产生裂纹。附图2幅，表1个，参考文献篇。     

采用亚温淬火避免“淬裂危险尺寸”工件裂纹

对于心部可以淬硬的工件,当其尺寸在某个范围之内淬火时,由于会在表面附近产生最大拉应力,这时工件表面如有脱碳、划痕等缺陷,或工件有引起应力集中的尖角时,极易引起淬火裂纹。对这类尺寸的工件通常称为淬裂危险尺寸工件。一般认为45钢的此尺寸范围在φ8毫米左右。如何在保证工件的机械性能的前提下避免开裂,我们做了亚温淬火试验,     

谈:淬火变形与裂纹 第三讲 钢件的淬火裂纹和防止方法

在第一讲里我们已经了解热处理时产生裂纹的原因,裂纹的类型和特征以及防止裂纹的重要性。这一讲将进一步分析影响淬火裂纹的主要因素,并在此基础上,结合具体实例介绍各种防止淬火裂纹的方法。一、影响淬火裂纹的因素 1.钢的化学成分的影响: 含碳量是对各种性能影响最大的因素。随着含碳量的提高,淬火钢的断裂抗力会不断下降(图3-1),而产生的淬火应力也随之而增大。因此,对于淬透的工件,含碳量愈高,在淬火时产生纵深裂纹的危险也愈大。试验和生     

淬火裂纹和零件的结构设计

淬火裂纹是热处理中经常产生的缺陷,很多工件都因此而报废。为了减少或避免淬火裂纹,热处理工艺人员往往煞费苦心地采取各种工艺措施,可是有时仍不能奏效。究其原因,经常发现是由于零件本身的结构设计有毛病,或者是零件的材料选择不当,硬度要求不合适所造成。如果设计人员能充分注意,淬火裂纹是可以大大减少的。需淬火的工件从结构上来考虑有三忌,即一忌尖锐角隅;二忌悬殊的壁厚差;三忌形状不对称和盲孔。尖角倒圆以减少应力集中零件尖角部分往往是应力集中的地方。有人测量过,尖角处的应力是同一工件平滑部分平均应力的10倍以上。淬火时再加上组织应力和热应力的作用,工件尖角往往成为淬火裂纹的起点。所以,在进行结构