高壓氣淬作為一種“綠色熱處理”技術(shù),以其無氧化、清潔高效等獨特的優(yōu)勢逐漸成為一種主導工藝。由于高壓氣淬過程中氣體流動的復雜性,更加快速均勻的淬火技術(shù)尚未達到,無法同時滿足冷卻速度和冷卻均勻性的要求,容易出現(xiàn)工件變形大、同爐不同硬度的情況。本文以圓周噴嘴型高壓氣淬爐為研究對象,對其高壓氣淬過程進行分析,利用數(shù)值模擬方法,從工藝參數(shù)和風道結(jié)構(gòu)方面提升典型工件淬火效果。分析了高壓氣體淬火過程中的氣體流動與傳熱特點,確定了高壓氣淬過程數(shù)值模擬的邊界設(shè)置條件。應(yīng)用Fluent軟件對高壓氣體淬火過程中的流場和溫度場進行數(shù)值模擬,并通過風速、溫度測量等實驗進行驗證,實驗數(shù)據(jù)與模擬值基本相符,誤差在15%以內(nèi),證實了模型的準確性和可靠性,為后續(xù)模擬優(yōu)化提供基礎(chǔ)。本文從冷卻速度和冷卻均勻性兩個角度建立了淬火效果評價體系,通過單一變量控制法研究了不同氣淬工藝參數(shù)對淬火效果的影響,得到氣淬工藝的一般規(guī)律:增大淬火壓力和流速都能提高工件冷卻速度,但同時在一定程度上會降低冷卻均勻性,還需要綜合經(jīng)濟因素和淬火效果選定合適的工藝參數(shù)。通過國內(nèi)外研究文獻表明,風道結(jié)構(gòu)中噴嘴數(shù)量、噴嘴直徑和風管數(shù)量對淬火效果都有重要影...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容與目標
第2章 高壓氣淬過程流動與傳熱分析及其數(shù)學模型
    2.1 引言
    2.2 高壓氣淬流動分析
    2.3 高壓氣淬傳熱分析
    2.4 計算流體動力學在高壓氣淬模擬中的應(yīng)用
        2.4.1 計算流體動力學概念
        2.4.2 k-ε雙方程模型及其求解方法與步驟
    2.5 本章小結(jié)
第3章 流場及溫度場模擬與驗證
    3.1 引言
    3.2 數(shù)值模擬基本步驟及軟件介紹
    3.3 高壓氣淬爐流場模擬及試驗驗證
        3.3.1 流場模擬
        3.3.2 流場風速測量
        3.3.3 模型驗證
    3.4 高壓氣淬爐溫度場模擬及試驗驗證
        3.4.1 溫度場模擬
        3.4.2 溫度測量
        3.4.3 模型驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 氣淬工藝參數(shù)及噴嘴布局對氣淬效果影響
    4.1 引言
    4.2 數(shù)值模擬方案
    4.3 模型建立及邊界條件設(shè)置
    4.4 氣淬壓力對氣淬效果的影響
    4.5 流體速度對氣淬效果的影響
    4.6 工件排列對氣淬效果的影響
    4.7 噴嘴布局對氣淬效果的影響
    4.8 本章小結(jié)
第5章 基于響應(yīng)面試驗設(shè)計的數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 響應(yīng)面法介紹
        5.2.1 響應(yīng)面設(shè)計模型分類
        5.2.2 響應(yīng)面設(shè)計的一般步驟
    5.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計方案
        5.3.1 設(shè)計變量
        5.3.2 目標函數(shù)
        5.3.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計
    5.4 構(gòu)建模型及檢驗評價
        5.4.1 響應(yīng)面模型構(gòu)建及檢驗
        5.4.2 響應(yīng)面圖及等高線圖
    5.5 風道結(jié)構(gòu)的多目標優(yōu)化
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文和參加科研情況



本文編號：3748191