多层步进式铝车轮连续热处理线关键技术研究

发布时间：2023-03-26 19:38

　　多层步进式铝车轮连续热处理线以其生产效率高,低能耗、智能化程度高等优势,成为铝车轮行业先进的新型成套装备,并将有良好的发展趋势。但其固溶炉的炉温均匀性,淬火时工件的变形控制的能力还存在较大的提升空间,因此有必要对该热处理生产线关键技术展开相关研究。本文在国家智能制造项目的支持下,对固溶炉流场与温度场,工件淬火时应力应变曲线,淬火槽流场进行了数值模拟,并提出了优化方案,最终指导了实际设计。针对多层超大炉膛炉温均匀性难以保证等问题,利用数值模拟,对固溶炉热风循环系统进行了研究,提出了两种优化方案,通过分析两种优化方案的流场与温度场模拟结果,选取了较优的优化方案。然后对该优化方案的导流板形状、尺寸等参数进行了进一步的优化设计,结果表明:分别在第二层与第三层车轮附近的导流板上各增加一个导风口与导流圆弧板,且当两层圆弧板尺寸分别为100 mm和150 mm时,炉膛内流场较均匀,各层加热区温度均匀性较佳。在此基础上对比了不同循环风量对流场与温度场的影响,结果表明:随着风量的增加,工件到达工艺温度的时间缩短,温度均匀性有所提升,但当流量增加至一定值后,升温时间与温度均匀性不再有明显改变。综合考虑工艺...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源与研究背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景
    1.2 铝车轮热处理工艺与设备概述
    1.3 多层步进式铝车轮连续热处理生产线概述
        1.3.1 铝合金热处理固溶炉
        1.3.2 淬火系统及转移机构
        1.3.3 铝合金热处理时效炉
    1.4 本文主要研究内容
第二章 多层铝车轮热处理线模拟理论基础
    2.1 计算流体力学理论
        2.1.1 流体动力学控制方程
        2.1.2 湍流模型理论
        2.1.3 边界条件
        2.1.4 基于SIMPLE算法的流场数值计算
    2.2 传热理论分析
        2.2.1 传热理论方程
        2.2.2 导热过程定解条件
    2.3 应力/应变场理论分析
        2.3.1 淬火过程力学方程
        2.3.2 热弹塑性模型本构方程
    2.4 本章小结
第三章 固溶炉热风循环系统的模拟与优化设计
    3.1 固溶炉导流结构的模拟与优化设计
        3.1.1 固溶炉导流结构模型与边界条件
        3.1.2 计算参数初始化设置
        3.1.3 导流结构初始设计方案模拟结果与分析
        3.1.4 导流结构优化方案模拟结果与分析
            3.1.4.1 导流板形状的优化设计
            3.1.4.2 导流板尺寸的优化设计
    3.2 固溶炉循环风量的选取
        3.2.1 循环风量对流场影响模拟分析
        3.2.2 循环风量对温度场影响模拟分析
        3.2.3 循环风量选取
    3.3 固溶炉热风循环系统最终方案
    3.4 炉膛风速测定与模型验证
        3.4.1 固溶炉炉膛风速测定过程与结果
        3.4.2 固溶炉流场数值模拟模型验证
    3.5 工件升温曲线测定与耦合模型验证
        3.5.1 工件升温曲线测定
            3.5.1.1 试验设备
            3.5.1.2 试验过程
        3.5.2 工件升温过程流固耦合模型验证
    3.6 本章小结
第四章 淬火槽循环系统的模拟与优化设计
    4.1 初始设计方案淬火槽与淬火过程模拟分析
        4.1.1 模型与边界条件
        4.1.2 初始设计方案淬火槽流场模拟分析
        4.1.3 初始设计方案铝车轮温度场模拟分析
        4.1.4 初始设计方案铝车轮应力与变形模拟分析
    4.2 淬火槽模拟分析与优化设计
        4.2.1 淬火槽喷口数量的优化设计
        4.2.2 淬火槽侧喷口角度的优化设计
        4.2.3 淬火槽喷管高度的优化设计
        4.2.4 淬火槽喷口流速的优化设计
    4.3 淬火槽最终方案选取
    4.4 产品分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
附录
在学期间发表的学术论文和参加科研情况



本文编号：3771588