送粉式激光熔覆温度场有限元分析

采用有限元方法建立了送粉式激光熔覆过程温度场分析的数学模型，模拟了熔覆过程温度场的分布情况，模拟结果与试验结果基本吻合，表明可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制激光熔覆工艺参数。模拟结果发现，激光熔覆过程表现为急热急冷的特征；温度梯度较大，最大温度梯度出现在熔池附近和熔覆层与基体交界的边界处。     

超声波辅助增材制造温度场数值分析

文中基于增材制造激光数值模拟理论、送丝和超声模拟理论,对熔池内超声波辅助作用相关的空化效应、声流强化作用和声流热效应进行分析,采用高斯热源模拟现实中的激光对增材制造的材料进行加热熔化,通过对熔体的单独建模,并辅以超声振动和高斯热源加热,观察超声振动对熔池内流速场变化产生的影响。深入研究超声辅助打印时的温度场、温度梯度差异及熔池内的流速场分布,选择出最佳的超声辅助增材制造工艺参数并进行试验验证。结果表明：超声振动有利于熔池内流体流动,还会使熔池内的温度分布更加均匀,温度梯度更小。最后对仿真结果中层间温度最低点、中间截面和中心轴线上温度分布和温度梯度分布进行分析,并选定最佳激光功率和超声振幅进行了试验验证,验证了模型的正确性,为相关的研究提供了新思路。     

铸铁JD—1热分析试样的优点和温度场特征的数值模拟

基于牛顿冷却换热的基本条件，实测了４种铸铁样杯的试样在共晶转变期间内试样中心与边缘之间温差的平均值。数值模拟的结果表明，温差值最小的试样，在热分析工作温度区间内，其径向温度梯度最小；使试样具有这种换热特征的样杯，有利于提高对冷却曲线上特征温度值的读取精度。     

激光多层涂敷过程中的温度场测量与数值模拟

用多路热电偶对激光多层涂敷过程的温度场进行了实时测量，测量结果显示在激光多层涂敷过程中，工件的温度呈近似周期性的变化；在最初的两层时，基材内部的温度变化很剧烈，随着涂敷层数的增加，基材内部的温度逐渐上升，同时温度变化趋于平缓、采用测量数据作为边界条件对工件的温度场进行了有限差分数值模拟，研究表明，激光多层涂敷过程中熔池内的温度梯度在10^5--10^6K／m数量级，在工艺参数保持不变的情况下，激光熔池的尺寸随着涂敷层数增加而增大，而温度梯度则随之减小.     

大尺寸钛合金阀体石墨型铸造工艺研究

针对某大尺寸钛合金阀体铸件，对其结构进行分析后，设计了不同的浇注工艺，采用Pro-cast软件对该钛合金阀体铸件在不同浇注工艺下进行了石墨型铸造计算模拟。结果发现，不同的浇注系统会影响铸件内缺陷分布情况，且铸型预热温度的改变也会使铸件内缺陷体积发生变化。浇注工艺优化后，实际生产验证显示阀体铸件成形完整、无明显表面缺陷；X光检测结果显示铸件内部缺陷分布与模拟结果基本吻合。     

用数值模拟技术设计杠杆铸件的铸造工艺

数值模拟技术的应用 ,为铸造工艺设计提供了一种有效的工具。通过模拟 ,根据铸件不同时刻的温度分布和温度梯度等参数 ,可以预测产生的缩孔、缩松缺陷 ,判断工艺设计的合理性 ,为工艺优化提供科学依据。     

27SiMn钢表面激光熔覆的数值模拟与验证

在27SiMn钢表面激光熔覆铁基合金粉末,对激光熔覆成形过程中移动高斯热源作用下的温度场利用ANSYS有限元分析软件进行模拟,并建立了三维模型。进行单因素动态模拟,探讨了各工艺参数对温度场的影响。通过设计三水平三因素的正交试验来验证模拟结果的准确性。结果表明:熔池中心的温度最高。当扫描速度一定时,熔池内最高温度与激光功率成正比例关系;当激光功率不变时,激光扫描速度与熔池内最高温度成反比例关系;不同搭接率对熔池内的最高温度影响较为有限。不同时刻下的温度场激光移动热源中心前方的温度梯度大于激光移动热源中心后方的温度梯度。在激光熔覆过程中,当激光功率为2500 W,扫描速度在16 mm/s,搭接率为1/2时,可得到与基体具有良好冶金结合的熔覆层。     

基于ProCAST的大尺寸空心定向叶片数值模拟

采用ProCAST软件研究了DZ409合金大尺寸空心定向叶片精密铸造过程的温度场,分析了固液界面前沿的变化,研究了定向凝固过程中浇注温度、型壳温度、拉晶速率对温度场、凝固参数、应力场的影响,并通过G（温度梯度）/R（凝固速率）分析优选工艺模拟凝固组织。结果显示,当浇注温度和模具温度均为1 560℃时,铸件不同位置的温度梯度与G/R值较大,有利于定向凝固柱状晶的生长。低拉晶速率可以获得较大的温度梯度、G/R值,有利于定向柱状晶粒生长。通过选择合适的浇注温度和拉晶速率,可显著改善叶身的晶粒取向。对模拟得到的较优工艺进行试验验证,发现晶粒取向与模拟结果一致。     

镁合金压铸模具温度场及热应力场数值分析

采用PROCAST软件对镁合金压铸模具的温度场及热应力场进行了数值模拟,选取实际生产中容易出现裂纹的部位进行模拟结果分析,得出此区域在不同压铸工艺条件下热应力的变化情况.结果表明,浇注温度越高,模具易出现裂纹的部位表层热应力越大;预热温度越高,模具表层的温度梯度越小.根据模拟结果,选择浇注温度为650 ℃,模具预热温度为220 ℃,生产验证结果,模具寿命较之前的工艺参数有所提高.     

钛合金表面高频感应热梯度新方法制备生物活性钙磷涂层探索

探索了一种新的生物活性钙磷陶瓷制备工艺，即将导电基体置于钙磷溶液中，通过高频感应的方式加热钛合金基体，同时通过设计相应的装置使钛合金附近区域形成温度梯度。这一温度梯度由钛合金基体表面向外逐渐降低，使基体表面形成了有利于钙磷沉积的热力学条件，从而使钙磷生物陶瓷能够在基体表面生长并形成涂层。初步研究结果证实，该工艺可在钛合金上制备出生物活性五水磷酸八钙涂层。     

厚板淬火过程温度场的有限元模拟

厚板在淬火过程中温度变化剧烈,且随着板厚的增加厚度方向的温差加大,极易导致表面和心部组织不均匀.本文利用ABAQUS软件对厚板淬火过程的温度场进行数值模拟,计算淬火过程钢板厚度方向的温度梯度和冷却速度,为制定合理的淬火工艺制度提供理论依据,以保证厚板淬火前后组织性能的均匀.     

6CrW2Si钢制镶条淬火过程温度场数值模拟及试验

折弯模镶条淬火冷却时温度的瞬态分布特性对于研究6CrW2Si钢淬后变形机理有重要作用。考虑热物性参数、对流换热等因素随温度变化的影响,推导相变潜热转换为等效比热的定量解析并写入程序,建立了淬火过程三维温度场的非线性瞬态数学模型。通过金相观察、XRD物相分析和显微硬度测试方法对6CrW2Si钢镶条组织成分进行了试验研究。结果表明:表面换热边界条件和热传导两因素在不同时刻对零件的冷却速度交替起主导作用;65 s左右时马氏体转变所释放的潜热使得冷却速度有较大幅度降低,心部较表面所受影响大;冷却过程中镶条横截面的温度场由两表面交接处至心部呈梯度分布;零件只发生马氏体转变,且被淬透,最终得到的组织为马氏体+残留奥氏体+碳化物。     

用有限元方法分析无缝钢管的淬火残余应力

利用有限元分析软件MSC.M arc模拟无缝钢管淬火过程,分析了淬火残余应力的分布情况,得到了残余应力按照温度梯度沿半径方向分层分布的规律。研究了在改变加热温度和冷却速度的情况下,淬火残余应力的变化规律,达到减小淬火过程中产生的残余应力,提高无缝钢管的机械性能,寻求最优淬火条件的目的。     

等离子表面淬火的淬硬保持时间与硬化层的硬度分布

等离子表面淬火硬化层的硬度分布 ,在某一区域内无明显的硬度梯度 ,这与常规淬火方法的结果不太一样。通过分析温度场 ,对等离子表面淬火相变硬化层的形成过程进行了研究 ,提出等离子表面淬火属于短时淬火 ,在硬化层的形成过程中 ,淬硬保持时间是重要的影响因素。同时分析了无明显硬度下降梯度的硬化层对提高零件耐磨性的重要意义     

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.     

BSW T15钢的真空热处理

利用真空淬火回火设备、洛氏硬度计及扫描电镜,研究了淬火温度和回火温度对BSW T15钢真空高温淬火后性能的影响,并分析了BSW T15钢高温淬火时开裂的原因。结果表明,淬火温度从1200 ℃降低10 ℃后,表面硬度保持在62.5～64.5 HRC范围内,畸变量减小且有效防止了淬火开裂;采用合适的回火温度、合理的工装方式及优化的工艺,畸变量降低至0.15 mm, BSW T15钢的热处理工艺指标均满足工艺要求。     

Study on inhomogeneous cooling behavior of extruded profile with unequal and large thicknesses during quenching using thermo-mechanical coupling model

The interfacial heat transfer coefficient between hot profile surface and cooling water was determined by using inverse heat conduction model combined with end quenching experiment. Then, a Deform-3D thermo-mechanical coupling model for simulating the on-line water quenching of extruded profile with unequal and large thicknesses was developed. The temperature field, residual stress field and distortion of profile during quenching were investigated systematically. The results show that heat transfer coefficient increases as water flow rate increases. The peak heat transfer coefficient with higher water flow rates appears at lower interface temperatures. The temperature distribution across the cross-section of profile during quenching is severe nonuniform and the maximum temperature difference is 300 °C at quenching time of 3.49 s. The temperature difference through the thickness of different parts of profile first increases sharply to a maximum value, and then gradually decreases. The temperature gradient increases obviously with the increase of thickness of parts. After quenching, there exist large residual stresses on the inner side of joints of profile and the two ends of part with thickness of 10 mm. The profile presents a twisting-type distortion across the cross-section under non-uniform cooling and the maximum twisting angle during quenching is 2.78°.     

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。     

铝合金大型锻件淬火过程的有限元模拟

采用Deform V11有限元软件,计算了T形7N01铝合金锻件的表面综合换热系数,仿真模拟了锻件淬火过程中的温度场、应力场与形变位移变化规律,分析了温度与热应力对锻件淬火形变的影响与作用机制。结果表明,淬火初期因温度梯度(最大温差达225 ℃)与热应力巨大差异,锻件肋板一侧在淬火时间为10 s时产生了最大程度的弹性与塑性变形,远大于无肋一侧,弯曲曲率增大;淬火中期锻件主要发生弹性形变,厚度大的肋板一侧收缩变形加剧,曲率变小,50 s时锻件基本不再变形;淬火后期阶段热应力趋于零,锻件冷却产生微量弹性形变,淬火结束后,锻件整体产生趋向肋板一侧的塑性弯曲变形,曲率半径大于加热前。     

20CrMnTi钢齿轮渗碳淬火开裂原因分析

分析了经渗碳淬火后出现开裂的20CrMnTi钢齿轮的化学成分和组织,详细分析了渗碳后冷却过程中各阶段齿轮温度的变化。结果表明,该20CrMnTi钢齿轮出现淬火开裂主要是淬火过程中产生巨大的热应力所造成的,产生热应力的根本原因是齿轮内外部温度严重不均匀。根据研究结果制定了改进措施。