数控机床导轨热处理工艺的优化设计

简单介绍了现有的导轨热处理工艺,分析其失效原因;并对其进行优化。优化之前导轨热处理淬火畸变量为0.4~0.7 mm;优化之后,其畸变量小于0.2 mm。同时产品报废率有效降低,降低了生产成本。     

加氢反应器焊后局部热处理过程数值模拟与工艺优化

利用有限元软件MSC.Marc建立了加氢反应器焊后局部热处理过程的热力耦合有限元模型,并利用软件的二次开发功能把蠕变变形耦合到有限元模型当中。通过以上模型实现了对加氢反应器焊后局部热处理过程的数值模拟。模拟得到了反应器焊缝附近在不同热处理阶段的温度场、应变场和畸变场。为了减小反应器热处理后的畸变量,本文提出了优化的热处理工艺。与原始工艺相比,新工艺使反应器的畸变量从-2.31 mm减小为-1.86 mm。     

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。     

大型焊接容器局部热处理防畸变工装优化设计

采用有限元方法对大型压力容器局部热处理畸变进行模拟,基于热处理最大畸变量,初步设计了工装的最佳尺寸,分析了不同直径和壁厚对筒体局部热处理畸变量的影响,得到了适用于不同筒体尺寸的最佳防畸变工装数量。结果表明,支撑台宽度0.2 m、支撑柱直径ø4 cm为最佳的防畸变工装尺寸。筒体的直径越大,热处理畸变量也越大;筒体壁厚越厚,热处理畸变量越小;防畸变工装数量越多,热处理畸变量越小。     

大型薄壁焊接30CrMoA钢壳体的热处理

分析了大型薄壁焊接壳体的结构特点,设计了相应的淬火工装和工艺,对热处理前后壳体内、外径进行了测量。结果表明,采用设计的热处理工艺及悬挂加热淬火方式,壳体热处理后内径（φ580 mm）最大畸变量为2.84 mm,外径（φ620 mm）最大畸变量为1.83 mm,满足后续加工要求。     

轴承套圈贝氏体淬火仿真与试验分析

采用有限元仿真和试验方法分析贝氏体等温淬火工艺对GCr15钢轴承套圈畸变和断裂韧性的影响。采用Deform-3D软件对轴承套圈贝氏体淬火工艺进行数值模拟。以圆柱滚子轴承NJ308为研究对象,仿真热处理后最大直径畸变量为0.08 mm,与试验结果对比,仿真误差14%。采用热处理工艺试验,测量贝氏体淬火后轴承直径畸变量为0.07 mm。对比测量分析常规马氏体淬火和贝氏体淬火后的畸变大小,贝氏体热处理后直径畸变极差小,更为均匀,有利于后续的磨削加工。通过断裂试验对比分析,常规的马氏体淬回火工艺断裂强度为113.3 kN,贝氏体等温淬火处理后的断裂强度为152.7 kN,断裂强度显著提升。     

SA738Gr.A钢热处理工艺性能

通过对用于中、低温压力容器的碳锰硅钢材料的质证分析,根据相关材料规范、相应产品的技术条件分析和文献资料设计了多组热处理试验,并对试验试样进行微观组织结构及金相分析和力学性能的检测,研究不同焊后热处理温度对SA738GR.A钢工艺性能的影响。试验结果表明,不同的热处理工艺规范对其力学性能和微观组织影响较小。根据试验结果及实际产品焊接接头试样检测结果确定了封头最佳热处理工艺方案为:热成型920℃×1 min/mm空冷+正火920℃×1.5 min/mm水淬+回火650℃×2 min/mm空冷+PWHT 550℃×6 h炉冷。使用此规范制造了18件封头,均获得了满意的效果。     

畸变试样渗碳淬火变形及金相组织研究

通过对不同冶炼炉次,采用不同预备热处理方法,设计不同厚度的12Cr2Ni4钢锻件的C形畸变试样,进行渗碳淬火工艺过程的变形量试验,并进行渗碳层组织的检验分析。尽管有冶炼炉次、预备热处理方法的影响,但试样厚度由15 mm增加到18 mm,变形量都对应增大12%～13%;预备热处理方法和成分偏析的共同作用,可以使畸变量相差40%以上;而渗碳层的组织差别不大。结论:增加畸变试样的厚度,则畸变量增大;畸变量同渗碳层组织的关联度不大。本试验的结论对于提高渗碳淬火畸变试验的准确性具有重大意义。     

主减速齿轮渗碳淬火畸变的控制

图1为主减齿轮的简图,其材料为20CrMo钢。要求零件表面硬度(82±2)HRA,心部硬度30~43HRC,有效硬化层深度0·5~0·7mm,金相组织检验按HB/T 5022—1977《渗碳、碳氮共渗、氮化零件金相组织检验标准》进行,107·8mm内孔畸变量要求热处理前≤0·01mm、热处理后≤0·03mm,B端面畸变量要求热处理前≤0·02mm、热处理后≤0·05mm。零件加工工艺路线:机加工后—渗碳淬火、回火处理—内孔精磨—直接装机使用,所以要求端面畸变精度高,渗碳淬火后端面畸变必须≤0·05mm。由于在产品的试生产中零件渗碳淬火后端面畸变大,废品率高达40%~50%。因此,…     

消除大型结构件焊接畸变的焊后热处理工艺

利用有限元通用分析软件,模拟了大型焊接结构件焊后热处理前后构件的畸变分布。结果表明,焊态下结构件的最大畸变主要集中在中分面法兰处。通过模拟构件的总体畸变和结构法兰处的畸变分布,分析得出经过650 ℃保温6 h焊后热处理后,构件的总体畸变较小,且结构法兰处的畸变分布和焊后畸变分布呈较好的镜像对称性,可以有效改善焊后畸变,并有利于构件的尺寸稳定性。     

极薄、超宽规格装甲板压力淬火工艺数值模拟优化

利用数值模拟的方法对极薄、超宽规格装甲板淬火过程的畸变进行了模拟研究,并对脉冲式压力淬火的控制参数进行了优化。通过对比不同冷却条件装甲板的变形量,确定了脉冲式压力淬火的脉冲压力和周期。结果表明,脉冲约束的模拟条件下,装甲板在厚度Z方向上的最终变形量为1.7 mm,不仅小于2 mm的标准要求,而且可以实现装甲板的小淬火畸变前提下满足其表面无压痕、划痕等其他损伤的实际生产需求。     

复杂薄壁壳体淬火过程的数值模拟

采用ANSYS有限元软件对复杂薄壁壳体淬火过程温度场和应力场进行了数值计算,将通过有限元法计算的工件外表面畸变量与实测值进行了对比.结果表明,复杂薄壁壳体在淬火过程中,沿工件厚度方向温度分布不均匀,吊具底板对温度场有明显影响;工件淬火后残余应力和应变主要分布在球冠形罩子附近以及两个球冠形罩子之间的过渡段;有限元法计算的工件外表面畸变量与实测值基本吻合,从而验证了有限元模型.研究结果有助于复杂薄壁壳体淬火工艺制订及淬火应力和畸变规律的认识.     

淬火过程中温度、组织及应力/应变的有限元模拟

为了找到淬火过程中零件产生不规则扭曲变形的原因,选择了H型截面零件为研究对象,建立了相应的有限元分析模型,利用自开发的淬火过程有限元模拟软件对温度、组织和应力/应变进行了耦合分析.通过有限元模拟,得到了温度变化、相变及相变塑性对残余应力及淬火变形的影响,给出了零件内部弹性区及塑性区的演变过程.分析结果表明:零件在淬火过程中经历"弹性-塑性-弹性-塑性-弹性"的演变过程;在淬火过程中,相变塑性导致零件发生不均匀、无规律的扭曲变形.     

Numerical simulation about the effect of fixture on the welding stress and distortion of thin aluminum plate joints

The effect of welding jig on the welding stress and buckling distortion of thin aluminum plate joints was simulated by finite element method （FEM）. The results show that the restraint distance and the heat conduction ability of the fixture do have essential effects on the residual stress and distortion. The residual compressive stress and distortion will be increasing with the increase of the restraint distance, while the residual compressive stress and distortion will be decreasing with the increase of the heat conduction ability of the fixture.     

两种不同约束条件下发动机缸体铸件热应力场的数值模拟

采用FDM/FEM集成热应力分析系统(其中采用铸造之星FT-STAR进行温度场计算,ANSYS进行热应力场计算,采用FT-STRESS进行有限差分网格向有限元网格转换和有限差分/有限元温度载荷转换),对某厂柴油机发动机缸体铸件进行从浇注到冷却至室温全过程的温度场、热应力场数值模拟,得到冷却变形情况及残余应力分布,并研究比较了将气缸处砂芯考虑为部分刚性,和将砂芯考虑为完全退让性的两种不同约束模拟方案对计算结果的影响。前者应力值和变形值远远大于后者的结果。     

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.     

大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS,对大型复杂结构采用组合焊道、不同类型单元混合使用的等效简化,建立三维有限元模型.在不影响计算精度的前提下,采取一系列减少计算量,增强收敛的措施,成功地克服了热弹塑性有限元分析计算量大、收敛困难的问题,完成了对大型复杂结构多道焊的热弹塑性有限元分析,预测了结构的焊接变形.结果表明,在结构刚度小的部位,施加合适的支撑,能有效减小结构的焊接变形,为控制焊接变形提供了很好的理论依据.     

焊接变形预测技术研究进展

焊接变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响着焊接结构的制造过程，而且影响着焊接结构的使用性能。一般认为，焊接过程中材料的不均匀受热、板厚方向的热梯度、材料的局部非协调塑性应变以及焊接残余应力的作用是产生各种焊接变形的根本原因。焊接变形预测方法大都基于有限元分析。文中详述了国内外有关焊接变形预测技术的最新研究进展，具体介绍了热弹塑性有限单元法、固有应变法以及基于传统有限元的优化设计法与人工神经网络模型等先进的焊接变形预测方法。     

移动式平板感应加热磁热耦合的数值模拟

以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了板型工件有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行仿真。仿真过程中考虑了工件物理性能参数随温度变化的情况,从温升、功率等多方面对计算结果进行了分析和验证,证明了该耦合计算方法对于指导板型移动式感应加热过程有一定的指导意义。     

A357铝合金大型复杂薄壁构件的淬火温度场、残余应力及变形的有限元分析(英文)

基于ABAQUS软件,采用有限元模拟计算的方法对A357铝合金大型复杂薄壁构件的淬火过程进行研究。通过采用传统的反传热方法,对不同淬火介质在不同温度下的换热系数进行精确求解。精确的换热系数确保对A357铝合金大型复杂薄壁构件淬火过程中温度场预测的准确性。采用3种淬火介质(水、机油,5%-UCON淬火试剂A)。通过综合考虑淬火介质及温度因素,对薄壁构件的残余应力及变形的分布和大小进行有限元预测,得到构件淬火结束后的最大残余应力及变形。