大长径比零件高压气淬温度场的数值模拟和实验研究

发布时间：2021-07-02 11:45

　　大长径比零件淬火过程中的温度场不均匀常常导致工件组织不均匀或变形量过大,造成工件的力学性能或尺寸精度不能满足技术要求。近年来国内正在蓬勃发展的真空高压气淬技术被认为能够解决这一问题,而国内外学者的研究工作尚未涉及大长径比零件的高压气淬均匀性问题,因此亟需开展相关研究工作。本文应用计算流体力学（CFD）软件,通过流体外掠等温平板这一传热学基本模型验证了软件中物理模型的适用性,在此基础上,分别建立1:5的单根工件缩比模型和1:1的单根工件、多工件模型进行流-固-热耦合数值模拟,研究了淬火压力、气体流速、气体种类、气体来流温度以及静态交变流型的交替吹风时间间隔和工件位置对大长径比零件温度场均匀性的影响规律,并以螺杆为例对交替吹风时间间隔为10s的实际工件温度场均匀性与淬火变形进行了实验验证,为大长径比零件的高压气淬奠定了研究基础。通过本文研究,主要得到以下几点结论:1)仿真和实验研究发现,工件整体温度场不均匀的主要表现是大长径比零件的轴向温差大,气体的淬火压力越大、流速越快、换热能力越强、来流温度越低,则大长径比零件的冷却速度越快,初始阶段的温度场越不均匀。2)上下交替吹风有利于改善大长径比... 

【文章来源】：机械科学研究总院北京市

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

某40工件，气淬与油淬、水淬冷却曲线对比

如图 1-2 所示。其中单向流型为基本流型，结构最为简单，适用对特殊形状零件存在冷却不均匀的问题。静态交变流型为改进流有所改善，Ipsen 公司用块料实验验证了静态交变流型比单向流变形更小[8]。动态交变流型为进一步改进流型，错流、混流等湍加均匀，但是这一流型大大增加了结构的设计难度，目前只有处理设备厂商具有较为成熟的技术和装备，我国尚未开展相关嘴型是在炉胆圆周 360°布置多个喷嘴，使气流从四面八方吹向的冷却均匀性。(a) 单向流型 (b) 静态交变流型

方向是控制冷速及解决冷却介质可能造一种精密、清洁的热处理技术，淬火后无国真空热处理的重点发展方向。当前，国一定差距，主要体现在分级控制实现等因此，围绕真空高压气淬技术这个前沿热真空高压气淬技术及装备，推动清洁热处院士在文献 “我国热处理发展战略的探技术，并借鉴美国材料基因组计划的思图 1-3 所示。框架核心由计算机模拟、实。计算流体力学流场、温度场的数值模拟了现有的热处理模型中预先设定工件表有助于更接近于实际生产的情况。将计了计算机数值模拟精度，且有望发展成这对我国热处理的智能化发展具有深远

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3260404