淬冷过程瞬态温度场有限元分析及淬硬层深度预测

本文以传热学为理论基础，结合固态相变动力学理论，利用有限无法对淬冷过程温度场进行了计算分析并预测了淬硬层深度。文中考虑了表面换热系数、导热系数、比热、密度等物理参量与温度间的非线性关系，并考虑了相变潜热的影响。计算结果和实测值吻合程度表明，本文所提出的计算方法是可行的。     

磨削淬硬温度场数值模拟与试验研究

磨削温度作为影响磨削淬硬工艺的重要因素,直接关系着工件的表面质量.为研究其在磨削淬硬过程的分布情况,确定磨削淬硬机理,建立磨削温度场的数学模型,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真研究,通过对磨削温度场的分布以及变化情况的分析验证磨削淬硬的机理,并根据仿真结果对淬硬层深度进行预测.最后进行磨削淬硬试验,对工件显微硬度进行测量,将预测结果和试验结果进行比较,验证仿真结果的有效性,表明可以通过仿真来对其进行研究.     

钢球淬硬层深度测定的研究

通过试验,本文建立了球径、冷速与至水冷端距离三者之间的关系曲线。把端淬曲线和这种曲线结合起来应用,就能预测出用所选钢种制成某一直径钢球的淬硬层深度;反之,也可根据对某一直径钢球的淬硬层深度的要求,选择具有适当淬透性的钢种。     

激光淬火工艺参数对T10钢淬硬层深的影响

为探讨钢的激光淬火工艺参数对淬硬层深的影响 ,本文对T10钢进行了激光淬火试验。结果表明 :淬硬层深随激光功率的增大、扫描速度的降低、激光束重叠尺寸的增大而增大 ,其中扫描速度对淬硬层深的影响相对较大 ;在功率 (0 .9～ 1)kW ,扫描速度 2 0～ 30mm s ,光斑直径 3mm ,激光束重叠 1.0～ 1.5mm的工艺参数范围内 ,可获得不小于 0 .5mm的淬硬层深 ,表面硬度达HV10 95左右 ;此外还发现 ,激光淬火前用碳黑进行黑化处理 ,有可能在T10钢表层形成亚共晶组织。     

磨球淬硬深度的预测

利用有限差分方法和传热方程对端淬试样及磨球淬火冷却过程的温度场进行了计算,给出了端淬试样及磨球不同位置从800℃降到400℃的平均冷却速度.建立了两者间相同冷却速度的位置对应关系,从而利用端淬试样的硬度分布预测磨球的硬度分布.对制备的直径50~100 mm试验钢磨球淬火硬度与计算结果进行对比,二者吻合较好.     

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.     

预应力淬硬磨削下强化层金相组织的转变机理

为了研究预应力淬硬磨削条件下工件表面强化层特征及金相组织形成变化机理,以45#钢为对象,进行了预应力淬硬磨削实验.获得了残余应力较小的表面强化层,测量得到了其表面硬度.通过观察表面强化层的金相组织特征,结合磨削温度场仿真,研究了磨削强化条件下预应力对马氏体等金相组织的影响机理.研究表明,磨削淬硬过程中产生的高温使45#钢的屈服强度大大降低,施加较小预应力会使材料发生塑性变形,由于塑性应变导致的母相强化和应变诱导相变两者的综合作用,该状态下预应力对马氏体相变的影响是先抑制再促进.     

20MnSi钢筋冷却的淬透层深度

通过数值方法求解20MnSi钢筋在线冷却过程中的温度场，进而求得组织场，并分析了各控冷工艺参数对20MnSi钢筋在线冷却过程中的淬透层深度的影响．结果表明：组织场的实验结果与计算结果符合较好，可以通过调整控冷工艺参数控制淬透层深度，为得到高强钢筋需要增大冷却水量，降低冷却水温；钢筋端面单元剖分的粗细会影响计算结果，使淬透层深度与控冷工艺参数之间呈阶跃式变化．     

基于二维温度场理论的激光淬火工艺参数研究

基于激光淬火的二维温度场理论 ,通过对温度场分布公式的拟合简化 ,推导出激光淬火淬硬层理论宽度及深度计算公式 ,讨论了产生最大淬硬层深度和宽度的条件 从理论上说明了激光淬火工艺参数对淬硬层深度和宽度的影响 在对QT80 0 - 2进行的激光淬火实验中 ,淬火硬化层实测宽度和深度的实验值与理论计算值之间的误差大约为 1 0 % ,得到了令人满意的结果     

T8钢淬火过程三维温度场计算及实验

根据传热学基本原理,采用有限元方法,对工件淬火时的三维温度场变化进行研究并编程计算,考虑了相变与温度场的耦合关系,热物理参数的非线性特点等问题,并尝试计算了工件在实际冷却过程中从一种介质转移到另一种介质时所涉及的界面换热条件突变,初步预测了预冷却对工件内部温度梯度分布的影响。计算结果与实测值较为吻合。     

钢锻热淬火空气预冷研究

对45钢锻热淬火终锻后空气预冷对奥氏体晶粒尺寸、马氏体形貌及精细结构以及工件淬硬层深度的影响进行了研究。结果表明,45钢锻件终锻温度超过900℃,奥氏体即可在锻造过程中全部或部分完成动态再结晶。空气预冷会使完成动态再结晶的奥氏体晶粒急剧长大,但30S后长大速率大幅度减弱。空气预冷对马氏体板条中位错的密度及组态以及板条束和板条宽度影响不大。值得强调的是,适当预冷可使工件一定厚度的次表层在淬冷过程中的冷速增大,从而使淬硬层加深。有利于某些工件服役寿命的提高。计算机模拟计算结果确认。预冷使淬火工件淬硬层深度增大的现象具有普遍意义。     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明：在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

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     

基于曲轴弹性振动的动力传动装置振动预测

在曲轴系统的振动预测中应用动刚度矩阵法,计算从曲轴向滑块的激振力输入,建立了动力传动装置全系统的有限元模型,并采用该模型进行了振动的预测计算.与实验分析结果相比,两者能够较好地吻合,验证了该方法的有效性和实用性.     

小型单缸柴油机曲轴中心孔加工工艺的改进

通过对曲轴中心孔加工工艺的改进，保证了曲轴两端中心孔的同轴度，为曲轴的车、铣、磨各工序提供了精确的定位，使曲轴的尺寸精度、位置精度和表面质量得到很大提高，降低了废品率，提高了劳动生产率。     

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.