建立了30Cr3SiNiMoVA鋼大長(zhǎng)徑比薄壁殼體零件的金屬-熱-力耦合有限元數(shù)值分析模型,通過(guò)反傳熱計(jì)算獲得了殼體不同位置表面綜合換熱系數(shù)曲線,研究了真空氣淬過(guò)程中薄壁殼體零件的溫度場(chǎng)和組織場(chǎng)的演變規(guī)律,并對(duì)其畸變行為進(jìn)行了詳細(xì)分析。研究表明:同一換熱面上的冷速大小為薄壁部位>頂部>臺(tái)階部位,且陽(yáng)面的溫度變化更為劇烈;應(yīng)力演變曲線均出現(xiàn)兩個(gè)峰值,第一個(gè)峰值是由溫度差異導(dǎo)致的熱應(yīng)力引起的,第二個(gè)峰值是由馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織應(yīng)力引起的;淬火之后,陽(yáng)面高度增加了2.08 mm,增加幅度為0.082%,陰面高度增加了2.33 mm,增加幅度為0.092%,薄壁位置處外徑增加了0.81 mm,增加幅度為0.270%,臺(tái)階位置處外徑增加了0.57 mm,增加幅度為0.186%。實(shí)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果相符,誤差小于10%。 

【文章來(lái)源】：金屬熱處理. 2020年07期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

1 實(shí)測(cè)產(chǎn)品的尺寸變化量

大長(zhǎng)徑比薄壁殼體所用材料為低合金超高強(qiáng)度鋼30Cr3SiNiMoVA，零件在真空氣淬爐中的實(shí)際裝填方式如圖1(a)所示，采用6 bar(0.6 MPa)氮?dú)鈴臓t壁向零件噴射。零件靠?jī)?nèi)側(cè)一面無(wú)法被氣體直接噴射為陰面，可以被氣體直接噴射到的為陽(yáng)面。該薄壁殼體零件的主體壁厚約為2 mm，中部有一處厚壁臺(tái)階，在頂部和底部加厚，長(zhǎng)徑比約為1250，其立體模型如圖1(b)所示。2 薄壁殼體零件表面綜合換熱系數(shù)的確定

圖2中右側(cè)的縱截面上有陰面點(diǎn)4、5、6和內(nèi)表面點(diǎn)7共4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，以其溫度-時(shí)間曲線作為反傳熱計(jì)算的原始數(shù)據(jù)。根據(jù)工件的形狀特點(diǎn)以及冷卻情況，設(shè)置3個(gè)換熱區(qū)域，分別為陰面上部、陰面中部以及內(nèi)表面，反傳熱計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的換熱系數(shù)分別記作λ1、λ2、λ3。同理，點(diǎn)1、2為陽(yáng)面上部、陽(yáng)面中部的測(cè)溫點(diǎn)。圖3所示為通過(guò)反傳熱計(jì)算得到的陰面上部換熱系數(shù)。為了提高熱處理數(shù)值仿真計(jì)算的收斂性，對(duì)反傳熱計(jì)算得到的表面換熱系數(shù)進(jìn)行多項(xiàng)式回歸擬合，根據(jù)回歸方程的方差分析得出:F=181.3304,(P<0.0001)=0(F評(píng)估組間差異，P衡量控制組與實(shí)驗(yàn)組差異大小的指標(biāo)。F越大方程越顯著，P<0.1表示差異極顯著)，表明此模型極顯著，不同處理間的差異性顯著�；貧w模型的校正系數(shù)為0.9783，說(shuō)明該模型能解釋97.83%響應(yīng)值的變化，僅有總體變異的2.17%不能用此模型解釋。因此，該回歸模型描述陰面上部的表面換熱系數(shù)是合理的。各部位換熱系數(shù)均采用以上方法得到，其結(jié)果依次如圖4所示。


本文編號(hào)：2957953