鋼件噴水淬火冷卻過程的有限元建模及溫度場(chǎng)預(yù)測(cè).pdf

1、淬火過程的計(jì)算機(jī)模擬可以實(shí)現(xiàn)對(duì)淬火質(zhì)量的控制與預(yù)測(cè)，正在日益受到人們的重視。本文以傳熱學(xué)理論為基礎(chǔ)，以淬火鋼試件為研究對(duì)象，用有限元模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，著重研究了噴水淬火工藝參數(shù)與淬火工件溫度場(chǎng)、組織場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系。 首先，為了得到噴水淬火工藝參數(shù)與工件冷卻速度的相互關(guān)系，對(duì)45鋼圓盤試樣分別在自然冷卻和噴水冷卻過程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)與有限元模擬。在實(shí)驗(yàn)中用熱電偶和紅外測(cè)溫儀測(cè)得試樣在兩種條件下的冷卻曲線，用反傳熱法和

2、有限元軟件DEFORM進(jìn)行模擬，通過調(diào)整熱流密度值，獲得熱流密度(HF)隨表面溫度的變化關(guān)系；并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到熱流密度與工件表面溫度的函數(shù)關(guān)系式。該關(guān)系式可用來求解熱流密度，進(jìn)而用有限元軟件可以預(yù)測(cè)試樣的溫度場(chǎng)。 其次，通過對(duì)噴水淬火過程的傳熱進(jìn)行了詳細(xì)的分析，討論了整個(gè)淬火冷卻過程邊界條件的確定問題，建立了鋼件淬火過程熱流密度之間的關(guān)系。在已獲得的熱流密度公式的基礎(chǔ)上，以新型鋼20CrSi2Mn2Mo車輪的噴水淬火冷

3、卻過程為特例，在充分考慮熱物性參數(shù)和相變潛熱等非線性因素，以及淬火車輪溫度場(chǎng)、顯微組織場(chǎng)和內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)相互作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了有限元模擬計(jì)算。模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性，從而為實(shí)際生產(chǎn)制定合理的車輪淬火工藝提供了依據(jù)。 最后，在不同鋼件噴水淬火過程試驗(yàn)結(jié)果和模擬計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，總結(jié)了淬火工藝參數(shù)與噴水量、鋼件冷卻速度以及熱流密度之間的關(guān)系，并利用最小二乘法對(duì)關(guān)系式進(jìn)行了數(shù)值求解，實(shí)現(xiàn)了對(duì)淬火工藝參數(shù)的控