热成形中材料热物性参数对Beck反算K_(IHTC)的影响

为探究22Mn B5钢板热冲区过程中影响换热强度因素、准确求解KIHTC,利用Beck反算法,准确求解热成形22Mn B5高强钢在冲压淬火过程中的界面换热系数KIHTC,并分析了模具和样件热物性参数的改变对KIHTC的影响.研究中利用自制圆台试验模型和自主开发的Beck反算法程序,分别通过选取不同模具材料(45号钢、H13钢)的方式和通过选用淬火过程中有马氏体相变的22Mn B5钢与无相变的AISI-304不锈钢对比的方式来分别研究模具热物性参数的改变和硼钢淬火马氏体相变过程热物性参数的改变对热成形工艺中KIHTC的影响.分析结果表明:22Mn B5钢样件与45号钢模具间的KIHTC要比与H13钢模具间的KIHTC大,其中导热系数的改变对KIHTC的改变起主导作用;马氏体相变的发生,对KIHTC产生正向增益的效果,且增益量约30.2%,同样,相变前后导热系数的差异对KIHTC的改变起主导作用.

7XXX系铝合金HFQ温成形界面换热系数实验研究

基于自主设计的圆台模具淬火实验平台,研究高强度7075-T6铝合金在HFQ温成形过程中的瞬态传热规律。通过Beck非线性估算法(Beck反算法)获得界面换热系数(IHTC)在不同因素下(包括合模压强与表面粗糙度)随温度变化的瞬态换热规律,并分析各因素对IHTC的影响机理。结果表明:Beck反算法在计算瞬态换热系数时具有较高的计算精度。7075-T6铝合金与模具界面的瞬态换热系数随压强增大而增大,当压强增大到80 MPa时,瞬态平均换热系数IHTC趋近于3375 W/(m^2?K)。进一步,表面粗糙度也会影响7075-T6铝合金温成形过程的IHTC,当粗糙度大于0.57μm并小于0.836μm时,IHTC随粗糙度的增大而明显减小,当粗糙度小于0.57μm或大于0.836μm时,IHTC值均随粗糙度的增大而缓慢减小。

液氮射流冲击冷却聚二甲基硅氧烷的温度场仿真和实验研究

为探究低温微磨料气射流加工聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流道过程中PDMS试样受液氮射流冲击冷却的温度变化和分布,提出了测温实验Beck反求算法拟合APDL温度场仿真的系统研究方法,仿真结果与测温结果的误差仅1.735%。仿真发现,表面到达明显脆化温度-147℃需要5.747 s,说明PDMS无法在接触液氮的瞬间就达到可加工的脆化状态,有必要重视加工前的预冷却时间;又通过仿真数据拟合了PDMS冷却至-147℃的冷却速度,以冷却速度为参考预测了实际加工中所需的预冷却时间。对比冷却速度发现,距PDMS试样表面0~100μm深度范围内的冷却速度比0~1500μm深度范围内冷却速度快22.054%,PDMS试样放置在铝合金工作台上的冷却速度比绝热工作台上快22.311%。

2060铝锂合金冷模热成形界面换热系数确定的实验与算法

2060铝锂合金具有密度低、比强度高等优势,在航空航天零件制造领域已得到广泛应用。通过冷模热成形工艺可以提高2060铝锂合金成形性,减少开裂、拉毛、回弹等缺陷的发生,后续时效处理可以提高零件整体刚度。然而在实际成形过程中缺乏对温度场的准确预测,即缺乏2060铝锂合金在变压强下界面换热行为的准确描述,无法对成形效果进行评估。本文利用冷模热成形界面换热测试平台,对不同压强下2060铝锂合金与H13热作模具钢的换热行为进行测试研究,基于考虑模具钢变热物性参数的显式有限差分法反算模具表面温度,计算得到不同压强下的界面换热系数,并与Beck反传热算法进行对比,两者计算结果相近。实验结果显示2060铝锂合金IHTC随压强增大而增大,在20MPa下IHTC=1.9066kW/(m^(2)·K)。改进的有限差分法具有计算效率高、速度快、反映实际模具内部温度场、误差较低等优点,可拓展应用于其他薄板材料在冷模热成形条件下的界面换热系数求解。