国内外钢轨全长淬火工艺发展回顾

综述了目前世界上具有工业生产规模的钢轨全长热处理的几种主要工艺，即整体油浸淬火、感应淬火、整体常化－轨头淬火和二步火焰加热轨头淬火，并加以分析比较，对我国钢轨全长热处理技术的发展进行了回顾。     

减振器连杆高频感应淬火工艺的温度场有限元模拟

对不同感应淬火工艺处理的连杆进行了其表层显微硬度测试．应用有限元分析软件AN—SYS／Thermal对高频感应淬火工艺过程中的温度场进行了模拟．模拟分3个部分：感应加热部分、冷却液强制对流喷射淬火部分和空冷部分．分析结果表明，连杆的淬硬层深度与速功比(连杆移动速度与感应输出功率的比值)成线性关系．通过有限元分析计算，证明感应淬火处理连杆表层温度沿深度方向的分布与其硬度分布是一致的，并且速功比相同的连杆淬火温度场一致．模拟结果得到了连杆淬火横截面内各层温度随时间的变化曲线，对制定合理的感应淬火工艺具有重要的作用．     

钢轨残余应力试验与分析

钢轨残余应力是由于钢轨在轧制、焊接、淬火及运营过程中受外力,温度等作用而造成的内部固有应力。它影响钢轨的使用寿命。我们对我国铁路上大量使用的各种钢轨(包括新的50、60公斤普通标准轨、焊接轨、淬火轨以及在线路上使用一段时间以后的旧轨),做了钢轨表面及内部的纵向残余应力测定。本文总结了试验结果,并对各种钢轨的残余应力初步地进行了理论分析;在指出钢轨残余应力与疲劳断裂关系的同时,从残余应力角度分析了钢轨疲劳核伤的形成;从调整钢轨残余应力分布、减少残余拉应力,延长钢轨使用寿命的角度,对钢轨焊接、淬火工艺提出了一些改进意见。本项科研试验工作是在北京铁路局焊轨队及上海铁路局工务工厂的大力协作和支持下完成的。     

U71Mn钢重轨轨头淬火应力场的计算机模拟

采用有限元法研究了重轨轨头在淬火过程中的应力场分布.在模拟计算过程中利用等效热容法处理相变潜热对温度场的影响,利用等效线膨胀系数法处理相变引起的组织应力,并考虑了材料非线性参数对温度场的影响.结果表明,温度模拟结果与实测结果相吻合,同时喷风淬火能产生较小的残余热应力,从而避免了钢轨的变形和开裂.     

感应加热技术的应用与发展

本世纪初,在欧洲的几个发达国家,感应加热技术开始投入应用,限于当时的设备条件,其应用水平也仅停留在小功率、小容量的中频感应熔炼炉上。随着感应加热理论的不断完善和感应加热设备的不断发展,感应加热的应用领域和应用范围也不断地扩大。目前,感应加热技术已被广泛地应用在机械制造、冶金、国防、航空航天、汽车制造以及教学、科研等诸多领域,主要用于黑色及有色金属材料的熔炼铸造、加热(整体透热和局部加热)、热处理(淬火和回火)、焊接、烧结等方面。     

长钢轨双频淬火生产线微机测控系统的研究

给出了长钢轨双频淬火生产线微机测控系统的硬件组成和软件设计 ,重点阐述了加热温度和加热线圈与轨顶间隙的测量方案 ,提出了基于神经网络的加热温度控制策略 .     

电渣炉夹具感应加热的有限元数值模拟

采用有限元分析法和ANSYS软件,引入复矢量磁位,推导了感应加热有限元模拟的数学模型.讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数的温度依赖性等关键技术问题的处理方法.分析了电渣炉夹具的感应加热过程,得到了夹具的温度分布状况以及温度随时间的变化规律.结果表明:温度的最大值主要集中在夹具的表层,且心部几乎未加热,其数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致.     

再用轨全长热处理的研究

采用欠速淬火工艺对再用轨进行全长热处理，对经过热处理后的再用轨和普通再用轨的力学性能如冲击韧性、断裂韧性、疲劳强度、残余应力、硬度及金相组织等进行了对比实验，结果表明，经过欠速淬火后，再用轨的强韧性和塑性有明显提高，并结合铺设实验，探讨了欠速淬火提高钢轨强韧性能的原因以及它与使用性能的关系．     

矿用圆环链热处理工艺微机检测与控制系统

热处理工艺是圆环链制造工艺的关键之一,也是最后一道工序,任何高质量的圆环链都必须有先进的、合适的热处理工艺来保证,因而,改进圆环链热处理工艺对提高圆链的质量具有重要的意义。1 圆环链感应加热电—热耦合场的数学模型感应加热是磁和热共同作用引起的复杂现象,为了搞清它的温度分布,必须同时求解电磁场的麦克斯尔方程和温度场的热传导方程,求解以涡流损耗为基础的热传导方程,可获得理论上的温度分布,而由电磁感应的涡流损耗就是加热源。求解两个方程可采用有限元方法,然后设计高效率的感应圈。     

钢轨无滑伤台架研究

介绍了为实现攀钢轨梁厂钢轨在线热处理过跨收集的工艺要求,经过技术论证,设计了一种新型的收集装置--滑轨升降式拉钢台架.实现了两条淬火机组进入同一台架进行过跨收集,同时钢轨在过跨时钢轨轨底不与台架面接触,避免了钢轨轨底滑伤,取得了满意的效果.该装置于1999年获国家实用新型专利.     

基于横向磁通的包装机横封感应加热建模及仿真

针对包装机横封时的温度分布问题,对横封感应加热的温度场进行了数值建模和计算.在横向磁通原理的基础上,结合横封过程和所用铝塑复合包材的特点,研究了横封感应加热的电磁场和温度场描述方程和边界条件,建立了适用于包装机横封感应加热的电磁场和温度场的数学模型.利用大型通用有限元分析软件ANSYS对感应加热的涡流场和温度场进行了仿真.通过分析包材封合截面的各向温度分布情况,证明模拟实际工况下的温度分布满足封合要求.仿真结果为工程应用提供了参考.     

3Cr_2W_8V钢软氮化后中频淬火复合处理

本文探讨了3Cr_(2w8v)钢经气体软氮化再中频感应加热淬火的组织和性能。试验表明复合热处理的试样截面硬度较高,硬度梯度平缓,与正常淬火、软氮化及中频淬火相比具有较高的耐磨性和抗回火稳定性。软氮化后中频淬火是提高3Cr_(w8v)钢抗回火稳定性和耐磨性的一种可行途径。     

45#钢零件感应热处理过程温度场的有限元模拟及组织研究

利用ANSYS有限元分析软件,对45#钢特定形状底盘零件感应加热、冷却的全过程进行了温度场的二维有限元模拟分析,进而利用工件冷却前后内部温度变化的模拟结果和45#钢的CCT曲线获得了冷却后工件内部组织分布情况.利用工业条件下的零件热处理实验对温度场和微观组织的模拟结果进行了验证,实验与模拟结果吻合良好.     

齿轮移动感应加热温度均匀性研究

风电齿轮体积庞大、结构较复杂且在感应加热时存在端部效应，导致难以实现齿廓及齿宽的均匀加热，影响最终强化质量.本文以平均温度、最大温差和相对温度浮动率作为加热效果判定指标，研究了风电齿轮在扫描感应加热过程中沿齿廓及沿齿宽方向的温度场，并对齿轮相变和淬硬情况进行分析.研究发现，一定范围内的温度均匀性在齿宽方向由齿顶至齿底逐渐提升，其原因在于齿形结构厚度的剧烈变化.在稳态位置经感应淬火强化的齿轮，齿廓方向淬硬层深度整体上几乎与宏观相变层深度保持一致，过渡区域相对较窄.阐明了齿轮扫描感应加热的效果以及强化结果，为高性能钢铁材料在风电领域广泛应用提供了研究基础.     

双频感应淬火的计算与应用

提出一种新的通用性更好的计算方法。该方法应用于实际生产的感应加热装置上 ,不仅可设计特殊需要的温度分布 ,而且可对温度场进行分析和模拟。试验结果表明双频加热淬火比单频加热淬火获得更好的表面硬化质量。尽管通常双频加热淬火比传统的单频加热淬火费用更昂贵 ,但在某些情况下证实还是节约的 ,在特殊情况下是唯一的工艺方法     

对频感应淬火的计算与应用

提出一种新的通用性更好的计算方法。该方法应用于实际生产的感应加热装置上，不仅可设计特殊需要的温度分布，而且可对温度场进行分析和模拟。实验结果表明双频加热淬火比单频加热淬火获得更好的表面硬化质量。尽管通常双频加热淬火比传统的单频加热淬火费用更昂贵，但在某些情况下证实还是节约的，在特殊情况下是唯一的工艺方法。     

高速道岔辙叉区动力响应仿真分析

通过建立列车过岔有限元模型,运用动力学原理,研究移动荷载作用不同轨下刚度和列车速度在道岔辙叉区对轨道振动特性的影响。分析了心轨尖端、心轨根端及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的轨道振动特性。计算表明列车速度的变化对钢轨最大竖向加速度和岔枕最大竖向加速度的影响较大,而辙叉区轨下刚度的变化对钢轨最大竖向加速度、岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度有较大的影响。     

基于响应曲面法的强化感应加热数值仿真

感应加热技术广泛应用于钢件的表面硬化处理等工艺。近年来,由磁介质材料制作而成的聚能器(MPB-MFC)的应用使得感应加热工艺具有了更高的能力和效率。然而这种新型感应加热工艺的机理研究以及精确控制性还有待提高,因此,对这种工艺过程的设计和优化进行数学建模以及有限元仿真研究非常有必要。该文研究了基于这种聚能器的强化感应加热过程中的能量传递机理,并对比分析了45号钢的强化感应加热实验以及有限元建模仿真研究。有限元模型综合考虑了电磁热的耦合问题以及材料的非线性磁-热特性因素。该有限元模型具有较高的准确性,仿真结果与实验结果达到了较好的吻合度。最后还通过响应曲面法(RSM)分析了影响温度精确性的工艺参数。     

U71Mn热处理钢轨焊接工艺参数的调试

U71Mn轨是目前铁路使用面广、使用量最大的钢轨种类之一,其热处理钢轨在线路小曲线半径的应用非常广泛。本文主要对U71Mn热处理钢轨闪光焊接工艺参数及热处理工艺参数的调试过程进行了分析探讨。     

织针淬火加热过程中温度场的计算机模拟

针对网带炉织针淬火,在考虑加热过程中换热系数及各种物性参数随温度变化的情况下,运用有限元法建立了二维平面非稳态温度场的计算数学模型。加热曲线的计算结果与实际测量结果吻合较好,表明本数学模型和计算程序能够正确预测织针温度场的变化,从而有助于不同类型的织针在淬火过程中加热温度的控制及淬火工艺的改进。