高强铝合金厚板淬火残余应力数值分析

采用有限元分析方法,利用deform软件模拟分析了高强铝合金厚板的淬火冷却过程。获得了高强铝合金厚板淬火温度场、应力场和变形场分布规律。并利用点跟踪技术分析了厚板内部和表面不同位置的淬火冷却曲线、平均残余应力曲线以及沿长、宽和厚方向的三个应力分量分布曲线。结果表明,板件的残余应力主要决定于X方向的残余应力分量。厚板表面X方向的残余应力分量值达到最大,最大压应力值为-135 MPa;厚板内部X方向的残余应力分量值达到最大,最大拉应力值为156 MPa.     

不同淬火工艺对7075铝合金厚板残余应力的影响

对7075铝合金厚板进行固溶处理后,分别采用浸没淬火和喷淋淬火再进行预拉伸处理。运用裂纹柔度法检测2种淬火板和相应的预拉伸板内部的残余应力,研究不同淬火工艺对铝厚板残余应力产生和预拉伸后重新分布的影响。研究结果表明:淬火速率越大,铝厚板内产生的残余应力也越大,浸没淬火试样的残余压应力和残余拉应力分别比喷淋淬火试样的残余压应力和残余拉应力大60%和73.6%;经过预拉伸处理后,淬火应力得到极大消减,残余应力被控制在±20 MPa以内,满足后续加工的要求;当拉伸量为1.8%,2.2%和2.5%时,残余应力的消减效果相当。     

铝合金大厚板淬火残余应力数值分析

基于淬火会引起铝合金大厚板很大的残余应力,并容易引起淬火变形与裂纹,恶化材料的性能,运用有限元分析软件ANSYS研究了铝合金板材尺寸、淬火介质温度对温度场、应力场和残余应力的影响.基于随温度变化的材料物性参数以及材料表面与淬火介质的换热系数,进行了淬火过程的非线性热传导分析.结果表明,随着板材厚度的增加,铝合金薄板的残余应力增加明显,而铝合金厚板的残余应力未产生太大变化;随着淬火介质温度的升高,厚板的残余应力也无明显降低;对于铝合金厚板,通过优化合金成分等措施来提高合金淬透性,才能有效降低残余内应力,并保证合金的力学性能.     

XGCF62钢板辊式淬火工艺开发与应用

依托国产中厚板辊式淬火机装备技术,通过理论模拟计算和工业试验进行了高品质锅炉压力容器板XGCF62淬火工艺及品种开发.应用有限差分方法,建立了中厚板淬火过程温度场计算模型,分析了不同辊式淬火工艺参数下钢板心部温度变化趋势;通过工业对比试验,研究分析了不同淬火工艺参数对淬后钢板金相组织和力学性能的影响.应用理论计算结果,在新钢厚板厂进行6～60 mm厚XGCF62钢板大批量淬火生产,淬后钢板板形良好,性能优异.     

雾化气体淬火过程流场及温度场的数值分析

为了了解淬火过程中淬火设备内流场的分布情况和淬火工件的温度变化情况,用计算机流体力学(CFD)的方法对工件雾化气体淬火过程进行数值分析。在fluent平台上建立雾化气体的二维非稳态模型,模拟了雾化气体淬火设备内流场和工件温度场的分布,以及淬火过程流体类型和流体速度对试件冷却速度的影响,并研究了工件在淬火区内的放置位置对工件冷却曲线的影响。模拟结果与实验结果进行对比分析表明:相同的条件下,工件在淬火区的放置位置不同,淬火效果也不相同。模拟结果为雾化气体淬火工艺的优化提供了有益基础。     

铝合金挤压型材淬火模拟研究及工艺参数的改进

为了解决"U"形铝合金型材在喷水淬火过程中因冷却速度不均匀而导致型材截面变形的问题,基于FLUENT和ANSYS-WORKBENCH软件平台,建立了"U"形挤压型材在喷水冷却过程的有限元模型.分析了3种不同喷嘴速度大小方案下型材淬火冷却过程的温度场、残余应力和变形等变化规律.结果表明:经工艺参数优化后,型材截面上不同部位喷嘴速度大小设计更合理,淬火冷却过程中型材的温度场和等效应力分布更均匀,最大等效应力最小,型材的变形最小.通过有限元分析能较好地改进型材淬火冷却过程中喷嘴速度大小及分布,为实际挤压生产过程提供指导.     

中厚板辊式淬火机淬火过程的温度场分析

通过建立中厚板辊式淬火机淬火过程的热传导控制方程,分析了热交换系数、淬火方式对中厚钢板淬火过程中温度场的影响.分析表明,淬火过程中,一定厚度的钢板,换热系数在一定范围内增大时,对流换热边界条件对钢板表面及内部温度变化影响效果显著;中厚板辊式淬火机淬火过程的特点在于,钢板首先通过冷却强度很大的高压淬火区冷却,使板材内部保持很大的温度梯度,从而保证板材获得较大的冷却速度;在较低冷却强度的低压淬火区完成淬火过程,板材内部温度梯度减小,可降低板材内部热应力.     

淬火过程中工件内温度场的数值解及其MATLAB仿真

根据实测的淬火介质冷却曲线,利用MATLAB软件拟合出淬火冷却过程中换热系数h值的数学表达式,运用有限差分法研究了圆柱体工件内淬火冷却过程中瞬变温度场的数学模型及其数值解,并实现了淬火过程中基于MATLAB软件的工件内瞬变温度场的计算机仿真,根据仿真结果控制淬火过程,取得了满意结果。     

轧制变形对Al-5Zn-3Mg-1Cu-0.12Zr合金厚板剥蚀淬火敏感性的影响

采用末端淬火试验、剥落腐蚀浸泡试验、光学显微镜和透射电子显微镜等方法,研究了轧制变形量对Al-5Zn-3Mg-1Cu-0.12Zr铝合金厚板剥落腐蚀敏感性的影响.结果表明:该合金板材的抗剥落腐蚀性能随冷却速率减小而降低,降低程度随热轧变形量的增加而提高,即剥落腐蚀淬火敏感性增加;变形量由56%增加至91%,在冷却速率为2160℃/min时,剥落腐蚀等级都为P级,在冷却速率为100℃/min时,剥落腐蚀等级由EA级增加至ED级;变形量分别为56%、72%、81%和91%时,在冷却速率分别大于100、159、209和320℃/min的区域,合金剥落腐蚀等级达到或优于EA级;在相同轧制变形量下,冷却速率的减小会使合金晶界无沉淀析出带宽化,导致合金抗剥蚀性能变差.     

内燃机车喷雾冷却的模拟研究

针对机车在夏季通过长隧道时,冷却系统散热能力降低,易造成机车因冷却水温过高达到设定温度而卸载的问题,在不改变原有冷却系统的基础上,增加喷淋雾化冷却装置.采用CFD软件进行仿真计算,模拟喷淋雾化前后的温度场,并对温度场进行对比.模拟结果表明,增加喷淋雾化装置后冷却系统散热能力得到提高.     

Q960E超高强钢板控温淬火试验研究与应用

利用宽厚板厂辊式淬火装备，对比分析了控温淬火和常规淬火工艺对不同厚度Q960E工程机械用超高强钢板组织性能的影响，获得了两种淬火工艺下钢板淬火后组织和力学性能.结果显示:20，30和40mm 厚Q960E钢板控温淬火至终冷表面温度40℃，可节约淬火装备用水量40%以上，淬后钢板表面质量优异，钢板平直度≤3mm/m.与常规辊式淬火组织明显不同，控温淬火后，钢板发生余热自回火，其近表面、1/4厚度和1/2厚度位置处均为自回火马氏体组织.Q960E钢板控温淬火后综合力学性能优异，平均维氏硬度≥420，略高于常规辊式淬火，钢板屈服强度>980MPa，抗拉强度>1000MPa，伸长率＞14%，钢板塑性良好，-40℃ 冲击功>44J.     

喷射成形技术的发展概况及展望

喷射成形工艺流程短、成本低、沉积效率高、制造系统灵活柔性,是一种极富有发展前景的近终形成形快速凝固技术.介绍了喷射成形技术的发展历程;叙述了喷射成形在铝合金、钢铁材料、镁合金、铜合金、高温合金、金属基复合材料的研究与应用情况;阐述了多层喷射成形技术和原位反应雾化喷射沉积成形技术,对喷射成形技术进行了评价和展望.     

低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程的影响

在传统热顶铸造过程中施加低频电磁场,使用热电偶测量了稳定铸造阶段从铸锭中心到边部不同位置的冷却过程,得到了铸锭内部的温度分布,分析了低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程、宏观组织和表面偏析层厚度的影响.实验表明:低频电磁场使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度分布更加均匀,促进了铝熔体过热的散失,使熔池内的温度低于6063铝合金的液相线温度,提高了熔池内部形核质点的数量,在没有添加细化剂条件下使铸锭宏观组织均匀细小,降低了液穴深度.铝熔体流动速度的加快能增强石墨环与铝熔体之间的换热,使结晶器内铸锭表面初始凝壳点位置上移,减小了铝熔体与结晶器的有效接触高度,提高了铸锭的表面质量.     

铝合金预拉伸厚板内残余应力分布的测量

因残余应力而引起的加工变形是飞机整体结构件制造的难题之一．文中针对铝合金预拉伸厚板的特点，提出用改进剥层应变法来测量内部残余应力，并运用弹性力学理论进行推导，得到了应力一应变关系矩阵．随后对典型航空用铝合金预拉伸厚板7075T7351的内部残余应力进行了测量，并对测量结果进行了分析和比较．结果表明，文中提出的方法能有效地解决厚板内部残余应力测量的难题．     

冷却槽结构对自孕育法制备2024变形铝合金半固态浆料的影响

采用一种新的自孕育法制备2024变形铝合金半固态浆料,研究冷却槽结构对2024变形铝合金水淬组织和铸态组织的影响.结果表明:随着冷却槽股效的增加,冷却槽对合金的冷却能力增强,组织变得细小、均匀.4流股冷却槽的冷却和混流效果好,制备的晶粒最为细小,约为31.2 μm.合金熔体在孕育剂的激冷作用下,瞬间产生大量晶核,并在流...     

铝合金形变时效处理的分析和比较探讨

铝合金常用的时效处理工艺是"淬火+冷变形+时效处理",主要目的是提高铝合金的机械强度并保留好的塑性,防止变形。在实际生产中,采用这种工艺对2000系列和7000系列铝合金进行时效处理后,得到不同的处理效果,即2000系列铝合金时效处理后的机械强度得到提高,并保留了较好的塑性;而7000系列铝合金时效处理后的机械的强度反而会下降。针对这样的问题,文章结合冷变形时效处理的特点,分析和比较了2000系列和7000系列合金的时效析出过程,总结出了两种系列铝合金采用同样的时效处理工艺,产生不同时效处理结果的主要原因。     

TIG焊工艺对5083铝合金焊接接头力学性能的影响

5083铝合金焊接接头的力学性能是影响产品质量的关键因素之一.设定不同TIG焊工艺,用6012铝合金焊丝对10 mm厚的5083铝合金板进行焊接.焊接试样分为四组,在氩气流量、层间温度相同的情况下,四组试样分别采用五层不同焊接电流、焊速、不填丝自熔或加硼方式的焊接工艺.通过对四组试样进行拉伸实验、断口形貌观察,结合金相组织分析,探究TIG焊工艺对5083铝合金焊接接头力学性能的影响.结果表明：中厚板5083铝合金TIG焊接,采用6012铝合金焊丝,层间温度控制在80 ℃,第五道焊道采用不填丝自熔时,焊接接头的综合力学性能最好.     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.