本文關(guān)鍵詞：基于田口方法大型支承輥淬火工藝參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：支承輥是軋機(jī)設(shè)備中最重要的零件之一,淬火工藝是調(diào)整支承輥內(nèi)部組織和應(yīng)力分布、提高產(chǎn)品服役壽命的關(guān)鍵技術(shù)。因此對支承輥的淬火工藝展開研究,選用合適的實驗設(shè)計及統(tǒng)計方法,提高大型支承輥的使用性能具有十分重要的意義。首先,以某廠生產(chǎn)的大型Cr5鍛鋼支承輥為研究對象,運用有限元數(shù)值模擬技術(shù),構(gòu)建大型Cr5鍛鋼支承輥淬火冷卻過程溫度場、組織場及應(yīng)力應(yīng)變場相互耦合的數(shù)學(xué)模型,并通過HYPERMESH對其進(jìn)行精度較高的六面體網(wǎng)格劃分,進(jìn)而利用非線性有限元軟件DEFORM對其連續(xù)噴霧淬火工藝進(jìn)行數(shù)值模擬,分析在噴霧淬火過程中,該支承輥中截面特征節(jié)點的溫度、瞬時應(yīng)力與組織轉(zhuǎn)變的變化規(guī)律,并給出淬火后支承輥溫度場、組織場和應(yīng)力場的分布規(guī)律。然后,針對模擬結(jié)果中出現(xiàn)的噴霧淬火后淬硬層深度較淺、中截面溫度梯度較高和淬火殘余應(yīng)力較大等淬火工藝的不足,通過采用田口方法對支承輥淬火過程的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,以支承輥噴霧淬火后表面與中心溫差、淬硬層深度和軸向殘余拉應(yīng)力為性能指標(biāo),選取淬火溫度、淬火方式、冷卻時間和介質(zhì)溫度為控制因子;工件轉(zhuǎn)移時間、環(huán)境溫度和淬火溫度測量誤差為噪聲因子,對大型支承輥的噴霧淬火工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,通過方差分析找到影響目標(biāo)的顯著因素,并對影響因子進(jìn)行分類,綜合分析得到大型Cr5鍛鋼支承輥較好的淬火工藝參數(shù)組合。接著,對優(yōu)化前后支承輥的溫度場、組織場和應(yīng)力場進(jìn)行對比分析,結(jié)果顯示該工藝能有效地提高支承輥的淬硬層深度,并降低該支承輥的淬火殘余拉應(yīng)力和輥身中截面溫度梯度;對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了物理模擬實驗,從而驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和田口方法的有效性。最后,對經(jīng)淬火處理的大型Cr5鍛鋼支承輥的后續(xù)回火過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并給出了該支承輥在回火過程中的內(nèi)部應(yīng)力分布及演化規(guī)律。論文的研究成果對大型支撐輥淬火冷卻工藝制定和工藝優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG156.3

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