铝合金环件淬火热处理数值模拟研究

介绍了热应力场作用下铝合金环件残余应力的产生机理,通过有限元专业仿真软件Abaqus建立2219型铝合金环件有限元数值模型,分析得到了2219型铝合金环件在淬火过程中的温度场和残余应力分布规律。有限元模拟结果表明:环件外表面边缘交线处温降速率最大,芯部温降速率最小,环件表面温降速率介于边缘交线和芯部之间;环件内外表面和心部应力在淬火过程中出现陡峭增大后减小,减小至拐点后又增大并趋于平稳。同时环件芯部与内外表面应力大小基本一致,均大于环件上下表面应力。

常用钢淬火表面换热系数耦合相变的反传热分析

根据反传热方法和实测的每种钢探头在多种介质中淬火时的冷却曲线,建立了耦合相变的轴对称有限差分模型,结合编写的FORTRAN程序计算每种钢探头淬火过程的表面换热系数。结果表明,相变对计算有影响,考虑相变时的计算值是合理的。同时发现,淬火过程的换热系数与淬火介质及探头材料均相关,相同的钢探头在不同介质中淬火时的换热系数不同,而不同材料的钢探头在同种介质中淬火时的换热系数也不同。

相变对22CrMo钢淬火应力影响的数值模拟

利用有限元法和热弹塑性理论,结合马氏体相变动力学方程,对22CrMo钢圆柱体试样在淬火过程中的温度场、组织场和应力场进行数值模拟分析,重点模拟分析了试样表面和心部在淬火过程中应力的变化及马氏体相变对淬火应力的影响。模拟发现,相变对淬火应力影响比较明显。在一定条件下,在油中淬火,组织应力对淬火应力分布的影响要远大于热应力的影响,最终试样的淬火残余应力将以表层为拉应力而心部为压应力的组织应力形式存在。通过对残余应力的测量结果表明,计算结果与实测值相吻合。

淬冷过程中三维传热的数值模拟

淬火过程中钢类工件的热物性参数、界面换热系数要随温度发生变化，相变所引起的相变潜热也对工件温度场造成影响。本文据此提出了三维非线性淬火温度场有限元数学模型，模型中耦合了温度和相变潜热的计算。用此模型对Ｔ８钢淬火过程进行计算机模拟，计算结果令人满意。

45钢零件淬火过程温度场的ansys模拟

ansys有限元软件在温度场的模拟过程中 ,很好地结合了材料变温过程材料热物性参数的变化 ,特别适用于钢件淬火过程温度场的准确计算。通过利用ansys有限元分析软件对几何外形复杂的 4 5钢零件淬火过程温度场进行有限元模拟 ,得到了零件温度随淬火时间的分布关系。模拟结果与实际过程一致 ,且运算速度较快 ,适用于淬火液的选取及淬火工艺的优化 ,并为精确计算淬火过程中的热应力。

淬火纵向裂纹的有限元模拟

淬火纵向裂纹在热处理工业中十分常见。本工作结合实验和有限元模拟的方法对16 mm直径的42CrMo圆柱件在不同的淬火介质(清水、油、盐水单液淬火和清水-油双液淬火)及淬火工艺下的淬火开裂现象进行了研究。经过清水淬火后的圆柱件均出现了纵向裂纹,但经油、盐水和清水-油双液淬火后的试样均未出现裂纹。通过有限元方法对以上不同淬火工艺的淬火应力进行了计算,根据计算结果对全淬透淬火件的淬火应力分布进行了分析。残余应力计算结果表明,42CrMo圆柱件在清水中淬火开裂的原因是由其表面较高的拉应力引起;经盐水淬火后的试样表面应力状态为压应力,其对淬火开裂的预防具有有益作用。基于淬火开裂实验和热应力及相变应力的计算结果,提出了两种预防全淬透件纵向开裂的方法。通过分析样品在清水淬火时的瞬时应力,对淬火开裂时的时间进行了估计。

高热导率热冲压模具材料HTCS-130性能的研究

为了给自主研发和生产适用于高强钢板热冲压成型用专用模具材料提供理论基础，研究了一种西班牙材料（HTCS-130钢）的力学性能、热稳定性能和导热性能，并与国产优质H13钢进行对比。通过金相显微镜、扫描电镜以及能谱分析等方法，研究了热冲压模具钢HTCS-130钢的微观组织，利用激光导热仪LFA457测定了HTCS-130钢和国产优质H13钢从100～700oC的热扩散率和比热容，由测得数据计算出热导率。结果表明：淬回火态的HTCS-130钢热稳定性明显能优于H13钢，与其W和Mo形成的钨钼碳化物有关；在100～700℃内HTCS-130钢的热导率显著高于H13钢，在热冲压模具钢服役温度300-500℃内，HTCS-130钢的热导率高达37W／（m·K），比H13钢高出近47％；相同前序工艺的HTCS-130-1和HTCS-130-2，多一次回火的HTCS-130-2试样具备更高的热导率。

基于轧制应力分布的铝合金厚板淬火应力仿真

利用高度非线性软件MSC.Marc,采用弹塑性大变形有限元法对7075铝合金预拉伸厚板在轧制、淬火过程中残余应力的分布进行数值仿真.文中顺次地仿真出轧制-升温-保温-急冷四个过程中产生的残余应力,研究轧制残余应力、升温-保温应力对最终淬火应力的影响.结果表明小压缩量下,整体轧制应力小于淬火应力,轧制应力在升温-保温过程中减小,在急冷过程中急剧增大,最终表现为淬火应力.轧制应力对淬火应力影响很小,淬火应力却彻底改变了原有轧制应力的大小和分布.

复杂微小型工件的完整加工工艺分析

微小型工件的再装夹和定位是非常困难的,为了提高微小型工件的加工精度和加工效率,实现完整加工是解决问题的方法之一。车铣加工技术具有实现完整加工的能力。在分析了高速车铣加工中心实现复杂微小型工件完整加工的工艺过程的基础上,通过加工实例证明了车铣加工技术能方便地实现以回转体为基体的复杂微小型工件的完整加工。

钢管浸淬淬火温度场的均匀性分析

针对目前无缝钢管采用外表面喷射与内表面轴向喷射的浸淬淬火方式,利用ANSYS软件对钢管浸淬温度场进行数值模拟。分析了部分浸入与全浸入淬火冷却各因素对温度场冷却均匀性的影响,这些因素包括喷射速度、钢管的旋转速度及部分浸入浸润角等。结果表明:部分浸入式淬火中,内外表面均不喷水,浸润角为180°~270°时,内外表面冷却较均匀且冷却速度较浸润角为0°~180°时快;外表面不喷射,内表面轴向喷射时,内喷速为3 m/s时,内外表面冷却较均匀;钢管的旋转速度应不低于60r·min-1时,钢管径向冷却均匀性较好。全浸入式淬火中,内喷速度为8 m/s,外喷速度为6 m/s和内喷速度为10 m/s,外喷速度为7 m/s时,内外表面冷却较均匀;钢管的旋转速度越大,内外表面的温度差波动越小,冷却均匀性越好,故钢管旋转速度应不低于60 r·min-1,但考虑到能耗及稳定性问题,钢管旋转速度则应不高于90 r·min-1。

粉末涡轮盘力学性能的计算机预测

通过对采用直接热等静压工艺制备的粉末高温合金涡轮盘的性能与淬火冷速的关系分析 ,建立了盘件淬火计算机模拟分析的基本技术 ,可用于盘件的淬火冷速分析和组织性能预测。与实际比较 ,力学性能预测结果达到了很高的精度 。

5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的数值模拟

借助ABAQUS有限元分析软件对几何形状复杂的5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的温度场及热应力场进行数值模拟。计算综合考虑了非线性的材料热物性参数、力学性能参数、表面换热系数及相变潜热的影响。研究表明,淬火初期,工件表面与心部仅存在较小的温差,随淬火时间的延长,该温差不断增大,淬火约5 s时,该温差达到最大值,此时表面温度虽已降低到192℃,但心部温度仍高达780℃,此后该温差不断减小,淬火约460 s时,工件表面和心部温度趋于与介质相同的温度(20℃);淬火过程的热应力变化在工件内外表现为不同的特点,对于表面和心部节点,其主要表现为:表面先呈拉应力后呈压应力,心部先呈压应力后呈拉应力。

SDC99钢淬火过程中应力和组织演变的有限元模拟

为了研究钢铁材料在淬火过程中内部组织和应力的变化,以自主研发的SDC99钢为研究对象,考虑相变潜热的影响,采用有限元方法对偏心圆环的淬火过程进行模拟仿真,并对淬火过程中模型的温度场、应力场和组织场的变化进行分析和研究.结果表明:经实验测定淬火过程中温度场及残余应力的分布与模拟结果吻合较好,偏心圆环上最大残余应力出现在45°及315°位置;模型硬度的分布与其马氏体含量分布趋势一致,模拟的硬度值略小于实测值.

特厚钢板射流冲击淬火过程厚向冷速试验研究

利用开发的特厚钢板射流淬火试验装置及多通道温度记录仪,测试了射流速度14.0~23.5 m/s、射流压力0.4~1.0 MPa条件下,84 mm、170 mm厚大断面钢板淬火温降曲线,采用有限元方法建立了三维反传热导热模型和表面换热系数模型,对比分析了射流参数和换热区分布对钢板厚向温降、温度梯度和冷速的影响。结果表明：84 mm厚钢板断面冷速与表面换热系数近似正比关系,射流速度为23.5 m/s时钢板心部冷速达3.7℃/s;170 mm厚钢板表面换热对厚向冷速影响减弱,相应的温度遗传效应和断面厚向温度梯度的影响增强。

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。

45钢零件淬火过程中温度场的ABAQUS模拟

利用ABAQUS软件对几何外形复杂的45钢零件淬火过程温度场进行模拟,得到了45钢零件温度场随淬火时间的分布关系。模拟过程准确、迅速,适用于淬火液的选取及淬火工艺的优化,并为精确计算淬火过程中的热应力、残余应力提供理论依据。

薄壁不锈轴承钢套圈变形控制工艺改进

薄壁不锈轴承钢套圈在原热处理工艺后存在变形,套圈直径变动量和端面翘曲达不到技术要求。采取高纯氮气进行淬火冷却,减少装炉量等措施,有效控制了薄壁套圈的热处理变形,合格率由40%提高到80%以上。

工件淬火过程数值模拟研究

论述了工件淬火过程三维温度场、应力场数学模型。利用ＡＢＡＱＵＳ非线性有限元程序和自行开发的淬火过程工件／介质边界换热条件程序，对淬火过程的三维温度场、应力场进行了数值模拟。与实验结果比较，吻合较好，误差在１０％以内。

环状零件的淬火变形规律及其在生产中的应用

研究了不同含碳量环状零件的淬火变形规律。结果表明:随含碳量的增加,环状零件的变形率呈先升高后降低的抛物线形状,50钢淬火时变形率达到最大值;当淬火介质的冷却速度较快时,其变形率增大,低合金碳钢的变形率较小;运用该规律可以在机械加工过程中对涨大的变形量进行补偿,从而使淬火之后的零件尺寸符合技术要求。

异种材料淬火过程的有限元模拟

钛合金扩散焊接轴承钢材料由于含有钒、铜、镍中间层,在淬火过程中容易从多层材料界面处开裂。因此利用纳米显微力学探针测量了材料的弹性模量,然后采用ANSYS有限元软件对淬火中钛合金焊接轴承钢材料进行了有限元（FEM）模拟,根据得到的温度场以及应力场分布,找出了容易诱发界面处产生裂纹的原因。模拟表明淬火初期由于整体材料发生收缩而引起整体热应力的增加,淬火后期由于轴承钢发生马氏体相变,轴承钢体积开始膨胀,组织应力相应增加,抵消了一部分热应力的值,最终部件的残余应力是这两种应力共同作用的结果。高的淬火温度,增加了淬火过程中试件内部的应力值,容易引起过渡层处产生微裂纹从而导致局部开裂,因此,合适的淬火温度应取在830-860℃范围内且尽可能取偏其下限。