凸輪淬火過程數(shù)值模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化的研究.pdf

1、作為柴油機(jī)核心部件之一的凸輪因加工工藝復(fù)雜、工序長(zhǎng)、技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高等特點(diǎn)，使其產(chǎn)品的合格率直接影響整機(jī)的生產(chǎn)成本和使用壽命。實(shí)際工作中，凸輪表面易出現(xiàn)點(diǎn)蝕、開裂、快速磨損等失效形式，嚴(yán)重時(shí)幾十小時(shí)就損壞報(bào)廢，要求工作表面具有足夠的硬度和耐磨性，保證其壽命，同時(shí)還要具備很好的韌性。目前國(guó)內(nèi)大功率低速船用柴油機(jī)凸輪廠家所生產(chǎn)的凸輪普遍存在著心部性能不夠穩(wěn)定、金相組織較為粗大、性能指標(biāo)難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響著凸輪的產(chǎn)品質(zhì)量。而凸

2、輪淬火工藝是影響凸輪機(jī)械性能與金相組織的主要因素，因此，針對(duì)凸輪淬火工藝問題展開研究，尋求一種合理的淬火工藝，具有重要意義。
　　 本文針對(duì)凸輪淬火工藝問題，建立了淬火過程三維溫度場(chǎng)、應(yīng)力/應(yīng)變場(chǎng)的耦合分析模型，提出了凸輪淬火工藝參數(shù)及工裝優(yōu)化方法，并對(duì)優(yōu)化的淬火工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)基于傳熱學(xué)和有限元理論，描述了大功率低速船用柴油機(jī)凸輪試件淬火過程的熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系，并討論了三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)

3、和應(yīng)力場(chǎng)的有限元方程的建立過程與求解方法。
　　 (2)綜合考慮了邊界對(duì)流換熱系數(shù)、相變潛熱以及熱物性參數(shù)等非線性因素的影響，對(duì)凸輪冷卻過程進(jìn)行了溫度場(chǎng)模擬，得出任意節(jié)點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化情況以及任意時(shí)刻試件內(nèi)部溫度場(chǎng)分布。
　　 (3)對(duì)不同種淬火介質(zhì)與淬火溫度條件下的凸輪淬火過程進(jìn)行了應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬，研究不同工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)力/殘余應(yīng)力/變形的影響規(guī)律，從而得到一種凸輪淬火工藝的優(yōu)化方法。
　　 (4)對(duì)優(yōu)化后的淬火