基于有限元法的7050铝合金厚板淬火硬度模拟
发布时间：2019-09-23 22:49
【摘要】：将基于铝合金析出动力学的淬火因子分析(QFA)方法与有限元分析方法相结合,先计算了7050铝合金厚板喷淋淬火过程的淬火敏感因子,然后对末端淬火试样的硬度进行了有限元模拟,分析了板厚和喷水压力对淬火硬度的影响,最后用末端淬火试验对模拟结果进行了验证。结果表明:喷水压力的下降会造成淬火后合金板硬度的下降,板的厚度越大,喷水压力的影响程度越弱;对于厚度较薄(50mm)的板材,淬透效果与喷水压力密切相关,喷水压力从500kPa降低至10kPa时,其心部硬度会下降1.8%;喷水压力对厚度超过100mm的板材淬透效果的影响有限,喷水压力从500kPa降低至10kPa时,心部硬度的下降小于0.5%。
【图文】：
，最大值为４．８７５。在有限元软件ＡＢＡＱＵＳ上耦合ＵＭＡＴ子程序对末端喷淋淬火和厚板淬火过程中的淬火敏感因子进行计算。以７０５０铝合金作为研究对象，主要热力学参数取自参考文献［１０］。７０５０铝合金单级时效后对应的ＣＣＴ曲线计算参数见表１［１５］。表１ＣＣＴ曲线计算参数Ｔａｂ．１ＣＣＴｃｕｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｋ１ｋ２ｋ３ｋ４ｋ５ｌｎ０．９５１．３×１０－１２４７００９１５１２８０００由图３可知，试样底部（淬火端）和顶部的实测硬度分别为１９３ＨＶ和１５３ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．７％。根据式（３），取ｙｍａｘ＝１９３，计算得到底部和顶部的硬度分别为１９０ＨＶ和１５１ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．６％。这说明将淬火敏感因子与有限元计算相结合（即一维假设下测量得到的冷却速率与性能的关系经过数学拟合后再通过有限元方法引入三维实体中），可以准确预测铝合金完成固溶时效后的性能，计算过程中的误差小于１０％，在允许的范围内。图３末端淬火试样硬度的模拟值和实测值Ｆｉｇ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｅｎｄ－ｑｕｅｎｃｈｅｄｓａｍｐｌｅ２铝合金厚板喷淋淬火结果的有限元预测铝合金厚板一般使用辊底式喷淋淬火炉进行淬８６
，最大值为４．８７５。在有限元软件ＡＢＡＱＵＳ上耦合ＵＭＡＴ子程序对末端喷淋淬火和厚板淬火过程中的淬火敏感因子进行计算。以７０５０铝合金作为研究对象，，主要热力学参数取自参考文献［１０］。７０５０铝合金单级时效后对应的ＣＣＴ曲线计算参数见表１［１５］。表１ＣＣＴ曲线计算参数Ｔａｂ．１ＣＣＴｃｕｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｋ１ｋ２ｋ３ｋ４ｋ５ｌｎ０．９５１．３×１０－１２４７００９１５１２８０００由图３可知，试样底部（淬火端）和顶部的实测硬度分别为１９３ＨＶ和１５３ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．７％。根据式（３），取ｙｍａｘ＝１９３，计算得到底部和顶部的硬度分别为１９０ＨＶ和１５１ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．６％。这说明将淬火敏感因子与有限元计算相结合（即一维假设下测量得到的冷却速率与性能的关系经过数学拟合后再通过有限元方法引入三维实体中），可以准确预测铝合金完成固溶时效后的性能，计算过程中的误差小于１０％，在允许的范围内。图３末端淬火试样硬度的模拟值和实测值Ｆｉｇ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｅｎｄ－ｑｕｅｎｃｈｅｄｓａｍｐｌｅ２铝合金厚板喷淋淬火结果的有限元预测铝合金厚板一般使用辊底式喷淋淬火炉进行淬８６
【作者单位】： 中南大学粉末冶金研究院;中南大学轻合金研究院;
【基金】：国家重点研发计划项目(2016YFB0300801) 国家重点基础研究计划项目(2012CB619502) 国家自然科学基金重大科研仪器设备研制专项(51327902);国家自然科学基金资助项目(51201186)
【分类号】：TG166.3
【图文】：
，最大值为４．８７５。在有限元软件ＡＢＡＱＵＳ上耦合ＵＭＡＴ子程序对末端喷淋淬火和厚板淬火过程中的淬火敏感因子进行计算。以７０５０铝合金作为研究对象，主要热力学参数取自参考文献［１０］。７０５０铝合金单级时效后对应的ＣＣＴ曲线计算参数见表１［１５］。表１ＣＣＴ曲线计算参数Ｔａｂ．１ＣＣＴｃｕｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｋ１ｋ２ｋ３ｋ４ｋ５ｌｎ０．９５１．３×１０－１２４７００９１５１２８０００由图３可知，试样底部（淬火端）和顶部的实测硬度分别为１９３ＨＶ和１５３ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．７％。根据式（３），取ｙｍａｘ＝１９３，计算得到底部和顶部的硬度分别为１９０ＨＶ和１５１ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．６％。这说明将淬火敏感因子与有限元计算相结合（即一维假设下测量得到的冷却速率与性能的关系经过数学拟合后再通过有限元方法引入三维实体中），可以准确预测铝合金完成固溶时效后的性能，计算过程中的误差小于１０％，在允许的范围内。图３末端淬火试样硬度的模拟值和实测值Ｆｉｇ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｅｎｄ－ｑｕｅｎｃｈｅｄｓａｍｐｌｅ２铝合金厚板喷淋淬火结果的有限元预测铝合金厚板一般使用辊底式喷淋淬火炉进行淬８６
，最大值为４．８７５。在有限元软件ＡＢＡＱＵＳ上耦合ＵＭＡＴ子程序对末端喷淋淬火和厚板淬火过程中的淬火敏感因子进行计算。以７０５０铝合金作为研究对象，，主要热力学参数取自参考文献［１０］。７０５０铝合金单级时效后对应的ＣＣＴ曲线计算参数见表１［１５］。表１ＣＣＴ曲线计算参数Ｔａｂ．１ＣＣＴｃｕｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｋ１ｋ２ｋ３ｋ４ｋ５ｌｎ０．９５１．３×１０－１２４７００９１５１２８０００由图３可知，试样底部（淬火端）和顶部的实测硬度分别为１９３ＨＶ和１５３ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．７％。根据式（３），取ｙｍａｘ＝１９３，计算得到底部和顶部的硬度分别为１９０ＨＶ和１５１ＨＶ，顶部硬度较底部硬度约下降了２０．６％。这说明将淬火敏感因子与有限元计算相结合（即一维假设下测量得到的冷却速率与性能的关系经过数学拟合后再通过有限元方法引入三维实体中），可以准确预测铝合金完成固溶时效后的性能，计算过程中的误差小于１０％，在允许的范围内。图３末端淬火试样硬度的模拟值和实测值Ｆｉｇ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｅｎｄ－ｑｕｅｎｃｈｅｄｓａｍｐｌｅ２铝合金厚板喷淋淬火结果的有限元预测铝合金厚板一般使用辊底式喷淋淬火炉进行淬８６
【作者单位】： 中南大学粉末冶金研究院;中南大学轻合金研究院;
【基金】：国家重点研发计划项目(2016YFB0300801) 国家重点基础研究计划项目(2012CB619502) 国家自然科学基金重大科研仪器设备研制专项(51327902);国家自然科学基金资助项目(51201186)
【分类号】：TG166.3
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本文编号：2540513
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