大長徑比零件淬火過程中的溫度場不均勻常常導(dǎo)致工件組織不均勻或變形量過大,造成工件的力學(xué)性能或尺寸精度不能滿足技術(shù)要求。近年來國內(nèi)正在蓬勃發(fā)展的真空高壓氣淬技術(shù)被認為能夠解決這一問題,而國內(nèi)外學(xué)者的研究工作尚未涉及大長徑比零件的高壓氣淬均勻性問題,因此亟需開展相關(guān)研究工作。本文應(yīng)用計算流體力學(xué)（CFD）軟件,通過流體外掠等溫平板這一傳熱學(xué)基本模型驗證了軟件中物理模型的適用性,在此基礎(chǔ)上,分別建立1:5的單根工件縮比模型和1:1的單根工件、多工件模型進行流-固-熱耦合數(shù)值模擬,研究了淬火壓力、氣體流速、氣體種類、氣體來流溫度以及靜態(tài)交變流型的交替吹風(fēng)時間間隔和工件位置對大長徑比零件溫度場均勻性的影響規(guī)律,并以螺桿為例對交替吹風(fēng)時間間隔為10s的實際工件溫度場均勻性與淬火變形進行了實驗驗證,為大長徑比零件的高壓氣淬奠定了研究基礎(chǔ)。通過本文研究,主要得到以下幾點結(jié)論:1)仿真和實驗研究發(fā)現(xiàn),工件整體溫度場不均勻的主要表現(xiàn)是大長徑比零件的軸向溫差大,氣體的淬火壓力越大、流速越快、換熱能力越強、來流溫度越低,則大長徑比零件的冷卻速度越快,初始階段的溫度場越不均勻。2)上下交替吹風(fēng)有利于改善大長徑比... 

【文章來源】：機械科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

某40工件，氣淬與油淬、水淬冷卻曲線對比

如圖 1-2 所示。其中單向流型為基本流型，結(jié)構(gòu)最為簡單，適用對特殊形狀零件存在冷卻不均勻的問題。靜態(tài)交變流型為改進流有所改善，Ipsen 公司用塊料實驗驗證了靜態(tài)交變流型比單向流變形更小[8]。動態(tài)交變流型為進一步改進流型，錯流、混流等湍加均勻，但是這一流型大大增加了結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度，目前只有處理設(shè)備廠商具有較為成熟的技術(shù)和裝備，我國尚未開展相關(guān)嘴型是在爐膽圓周 360°布置多個噴嘴，使氣流從四面八方吹向的冷卻均勻性。(a) 單向流型 (b) 靜態(tài)交變流型

方向是控制冷速及解決冷卻介質(zhì)可能造一種精密、清潔的熱處理技術(shù)，淬火后無國真空熱處理的重點發(fā)展方向。當(dāng)前，國一定差距，主要體現(xiàn)在分級控制實現(xiàn)等因此，圍繞真空高壓氣淬技術(shù)這個前沿?zé)嵴婵崭邏簹獯慵夹g(shù)及裝備，推動清潔熱處院士在文獻 “我國熱處理發(fā)展戰(zhàn)略的探技術(shù)，并借鑒美國材料基因組計劃的思圖 1-3 所示�？蚣芎诵挠捎嬎銠C模擬、實。計算流體力學(xué)流場、溫度場的數(shù)值模擬了現(xiàn)有的熱處理模型中預(yù)先設(shè)定工件表有助于更接近于實際生產(chǎn)的情況。將計了計算機數(shù)值模擬精度，且有望發(fā)展成這對我國熱處理的智能化發(fā)展具有深遠

【參考文獻】：
期刊論文
[1]30CrMnSiA鋼桿件等溫淬火對力學(xué)性能及變形量的影響[J]. 應(yīng)俊龍,張瑜,趙興德,洪鋒.  熱處理技術(shù)與裝備. 2018(03)
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[4]40Cr鋼長軸真空淬火減小畸變的實踐[J]. 王京暉,賈俊清,劉俊祥,黃達,李亮.  金屬熱處理. 2015(08)
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[8]真空氣淬過程數(shù)值模擬湍流模型適用性研究[J]. 徐麗,王志堅.  真空. 2012(03)
[9]熱處理數(shù)值模擬進展之一——擴展求解域熱處理數(shù)值模擬[J]. 潘健生,王婧,顧劍鋒.  金屬熱處理. 2012(01)
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碩士論文
[1]高壓氣淬冷卻過程數(shù)值模擬及風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 王同.機械科學(xué)研究總院 2018
[2]真空爐加熱溫度場及氣淬過程氣流場數(shù)值模擬研究[D]. 修豪華.吉林大學(xué) 2015
[3]18CrNi8長型針閥體熱處理工藝研究[D]. 劉興躍.上海交通大學(xué) 2006



本文編號：3260404