本文關(guān)鍵詞：Cr8鋼工作輥淬火過(guò)程數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化

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【摘要】：工作輥?zhàn)鳛檐垯C(jī)上使軋材發(fā)生塑性變形的消耗部件,在很大程度上影響著整個(gè)軋機(jī)生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和軋件的品質(zhì)。工作輥的工作條件極為復(fù)雜,通常需要承受磨損、動(dòng)靜載荷和溫度劇烈波動(dòng)等,所以對(duì)其服役性能的要求極為嚴(yán)格。為了增強(qiáng)工作輥的服役性能,不僅需要嚴(yán)格控制工作輥的鍛造質(zhì)量,還要不斷改進(jìn)其熱處理工藝。熱處理工藝的優(yōu)劣對(duì)于工作輥的最終服役性能影響巨大。首先,利用實(shí)驗(yàn),分析了Cr8鋼在加熱階段和淬火階段的相變過(guò)程。通過(guò)研究不同加熱速度下其奧氏體化組織轉(zhuǎn)變,得出加熱速度對(duì)于奧氏體化相變開(kāi)始點(diǎn)與相變結(jié)束點(diǎn)的影響,繪制了Cr8鋼的CHT曲線,并利用Sellar數(shù)學(xué)模型,建立了Cr8鋼晶粒長(zhǎng)大數(shù)學(xué)模型,為其加熱工藝的制訂提供了理論指導(dǎo);通過(guò)測(cè)試在不同冷卻速度下Cr8鋼的組織轉(zhuǎn)變,獲得了Cr8鋼的連續(xù)冷卻相變點(diǎn),并依此繪制了Cr8鋼的CCT曲線。接著,以某廠的Cr8鋼大型工作輥為原型,構(gòu)建出其幾何模型和數(shù)值模擬模型,通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量其導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)等基礎(chǔ)參數(shù),完善數(shù)值模擬數(shù)學(xué)庫(kù);利用有限元軟件平臺(tái)DEFORM,對(duì)該Cr8鋼工作輥的加熱過(guò)程和淬火過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了其溫度場(chǎng)、組織場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布和演化規(guī)律。然后,針對(duì)原工藝出現(xiàn)的殘余應(yīng)力較大和淬硬層較淺等問(wèn)題,通過(guò)田口方法對(duì)其淬火工藝進(jìn)行了穩(wěn)健性設(shè)計(jì);通過(guò)選取影響因子和噪聲因子,對(duì)淬火時(shí)間、淬火方式等關(guān)鍵淬火工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;通過(guò)對(duì)大量模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行信噪比分析和方差分析,并綜合多方因素,制定出了一個(gè)相對(duì)較優(yōu)的新淬火工藝方案。最后,對(duì)該優(yōu)化后的新淬火工藝方案進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與原工藝進(jìn)行了性能參數(shù)對(duì)比,結(jié)果表明新淬火工藝下Cr8鋼軋輥的殘余應(yīng)力大為減小,而淬硬層深度卻得到了增加,從而證明通過(guò)使用田口方法得到的新淬火工藝切實(shí)有效,為實(shí)際Cr8鋼工作輥的淬火生產(chǎn)工藝制定與優(yōu)化提供了重要參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：Cr8鋼 工作輥 相變 數(shù)值模擬 田口方法
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG333.17;TG156.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 工作輥材料的發(fā)展進(jìn)程11
• 1.3 工作輥的熱處理11-13
• 1.4 淬火熱處理過(guò)程的數(shù)值模擬13-14
• 1.5 淬火熱處理的工藝改進(jìn)14-15
• 1.6 本文的研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 Cr8鋼相變特性研究及物性參數(shù)確定16-30
• 2.1 Cr8鋼奧氏體化動(dòng)力學(xué)研究16-21
• 2.1.1 測(cè)試原理16-17
• 2.1.2 測(cè)試方法及參數(shù)17-18
• 2.1.3 CHT曲線的繪制18-19
• 2.1.4 奧氏體化相變激活能的確定19-21
• 2.2 Cr8鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變21-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法22
• 2.2.2 相變點(diǎn)的確定22
• 2.2.3 金相組織的分析22-24
• 2.2.4 CCT曲線的繪制24
• 2.3 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定24-27
• 2.3.1 熱擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定25-26
• 2.3.2 比熱容26
• 2.3.3 密度的測(cè)量26-27
• 2.3.4 導(dǎo)熱系數(shù)27
• 2.4 Cr8鋼熱物性參數(shù)27-28
• 2.5 Cr8鋼力學(xué)性能參數(shù)28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 淬火熱處理過(guò)程的有限元數(shù)學(xué)模型分析30-41
• 3.1 溫度場(chǎng)模型的建立30-35
• 3.1.1 固體導(dǎo)熱微分方程30-31
• 3.1.2 初始條件31
• 3.1.3 邊界條件31-32
• 3.1.4 有限單元方程32-34
• 3.1.5 相變潛熱34-35
• 3.2 組織場(chǎng)的計(jì)算35-37
• 3.2.1 擴(kuò)散型相變分析35
• 3.2.2 非擴(kuò)散型相變分析35-36
• 3.2.3 等溫轉(zhuǎn)變曲線36-37
• 3.3 應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算37-40
• 3.3.1 關(guān)于應(yīng)力場(chǎng)的幾點(diǎn)假設(shè)37-38
• 3.3.2 熱彈塑性應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系38-39
• 3.3.3 熱彈塑性問(wèn)題計(jì)算39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 工作輥淬火熱處理過(guò)程數(shù)值模擬41-57
• 4.1 工作輥淬火過(guò)程的數(shù)學(xué)模型41-43
• 4.1.1 工作輥的幾何模型41-42
• 4.1.2 有限元分析模型42
• 4.1.3 邊界條件42-43
• 4.2 Cr8鋼工作輥的加熱工藝與淬火工藝43-47
• 4.3 加熱過(guò)程的數(shù)值模擬47-51
• 4.4 淬火過(guò)程的數(shù)值模擬51-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 基于田口方法的Cr8鋼工作輥淬火工藝優(yōu)化57-74
• 5.1 田口方法的理論概述57-60
• 5.1.1 田口方法的涵義57-58
• 5.1.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)58
• 5.1.3 損失函數(shù)與信噪比58-60
• 5.2 基于田口方法的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備60-64
• 5.2.1 因子和水平的選取60-61
• 5.2.2 工作輥的性能需求61
• 5.2.3 正交表的設(shè)計(jì)61-62
• 5.2.4 數(shù)值模擬的田口數(shù)據(jù)62-64
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析64-69
• 5.3.1 試驗(yàn)結(jié)果信噪比分析64-66
• 5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果方差分析66-69
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果的驗(yàn)證69-73
• 5.4.1 溫度場(chǎng)分析69-70
• 5.4.2 組織場(chǎng)分析70-71
• 5.4.3 應(yīng)力場(chǎng)分析71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

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