变厚度盘件气体淬火系统的设计和仿真

发布时间：2017-11-27 18:27

  本文关键词：变厚度盘件气体淬火系统的设计和仿真

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【摘要】：随着现代工程及机械领域的快速发展,金属及合金产品的材料性能要求逐渐提高。热处理对于改善和发挥材料性能潜力起着重要作用,而淬火冷却则是热处理工艺中必不可少的环节。传统的淬火方式已经不能满足高性能工件的热处理要求,本文以气体作为冷却介质,针对变厚度盘形工件的气体淬火冷却温度场进行研究,设计了开放式气淬装置,并对供气系统进行了实验验证。本文首先基于盘体工件外形特点及冷却工艺要求,确定气体淬火时末端喷气管的结构形式,即在盘件上、下表面以及中心孔处各布置一定数量的末端喷气管,气体由气管喷出后对表面进行强制对流换热。由于气体淬火是一个多物理场耦合过程,为了充分直观地了解气淬时的冷却效果同时指导气淬装置的结构设计,通过计算流体力学软件对该种结构形式下的气体淬火过程进行了瞬态流场、温度场数值模拟,对其冷却速率、温度均匀性进行计算,分析不同气淬环境参数及气淬结构对淬火性能的影响。其次,根据合金热处理过程的要求确定盘件气体淬火装置的技术参数,结合前期仿真优化结果完成了盘件气体淬火装置结构设计。包括盘件专用吊具设计、末端管路系统、定位旋转平台设计三大部分,装置的结构可以进行局部调整来适应不同尺寸盘件淬火需要和实现局部淬火。通过有限元分析对装置重要结构部件进行静力学分析,保证装置的安全可靠性。最后针对盘件气体淬火装置进行供气系统设计,分析供气管路压损、流量信息,以计算机、变频器、罗茨风机、涡街流量计、数据采集卡等为硬件基础设计气体流量控制系统。基于虚拟仪器Labview平台进行流量控制系统软件设计,主要包括数据采集、数据处理、串口变频器控制三大模块,并通过实验进行供气系统流量控制的自动化测试,达到预期的要求。论文的研究结果对变厚度盘件气体淬火工艺的制定具有一定的指导意义。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG155.3

【参考文献】

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本文编号：1232678