本文關(guān)鍵詞：底噴式淬火技術(shù)仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：27SiMn鋼管是液壓支架的關(guān)鍵部件,而熱處理工藝是保證鋼管機(jī)械性能的重要環(huán)節(jié)。本文應(yīng)用有限元仿真技術(shù),對(duì)一種新型的鋼管淬火技術(shù)——底噴式淬火技術(shù)進(jìn)行了研究。應(yīng)用固、液、熱多場耦合有限元仿真技術(shù),對(duì)淬火過程中介質(zhì)流場和工件溫度場進(jìn)行了仿真分析,第一次得到了底噴式淬火的對(duì)流換熱系數(shù)曲線,并與其它淬火方式的換熱系數(shù)曲線進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:底噴式淬火時(shí),蒸汽膜階段持續(xù)的時(shí)間非常短暫,幾乎是直接進(jìn)入到沸騰階段,因而底噴式淬火工藝具有極強(qiáng)的冷卻能力。管壁附近的介質(zhì)流速是評(píng)價(jià)介質(zhì)冷卻能力的重要指標(biāo)。研究表明:距管壁10mm處的介質(zhì)流速沿流向呈現(xiàn)單調(diào)增大趨勢。鋼管壁芯部的溫度在整個(gè)淬火過程中冷卻最慢且溫度變化平緩,而鋼管表面溫度的變化過程則可以分成溫度速降區(qū)、臺(tái)階狀溫度過渡區(qū)和穩(wěn)定冷卻區(qū)三個(gè)階段。為了改善底噴式淬火的冷卻均勻性,從三個(gè)方面對(duì)淬火槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,即入水口方向、鋼管內(nèi)外過流面積比和變徑淬火槽,結(jié)果表明:采用過流截面逐漸收縮的變截面淬火槽,無論在鋼管軸向的冷卻均勻性還是內(nèi)、外壁面的冷卻均勻性方面,均優(yōu)于等直徑淬火槽。
【關(guān)鍵詞】：底噴式淬火 27SiMn鋼管 有限元仿真 換熱系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG156.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 淬火裝置11-15
• 1.2.2 淬火過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真15-16
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及意義16-17
• 2 淬火冷卻機(jī)理17-27
• 2.1 冷卻原理17-20
• 2.2 冷卻過程的主要階段20-21
• 2.3 淬火冷卻工藝的可控性21-23
• 2.4 表面換熱系數(shù)23-26
• 2.4.1 淬火介質(zhì)對(duì)表面換熱系數(shù)的影響24-25
• 2.4.2 流場流速對(duì)表面換熱系數(shù)的影響25
• 2.4.3 工件材料、表面形狀對(duì)表面換熱系數(shù)的影響25-26
• 2.4.4 相變對(duì)表面換熱系數(shù)的影響26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 淬火過程的數(shù)值仿真技術(shù)27-41
• 3.1 CFD在淬火過程中的應(yīng)用28-30
• 3.2 流體動(dòng)力學(xué)基本控制方程30-34
• 3.3 熱傳導(dǎo)計(jì)算的控制方程34-37
• 3.4 標(biāo)準(zhǔn)k?ε 湍流方程37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 4 底噴式淬火介質(zhì)流場的有限元仿真研究41-55
• 4.1 淬火槽的有限元建模41-45
• 4.1.1 淬火槽及淬火工件結(jié)構(gòu)參數(shù)41-42
• 4.1.2 淬火槽三維建模42-43
• 4.1.3 網(wǎng)格劃分43-44
• 4.1.4 邊界條件44-45
• 4.1.5 模型選取及參數(shù)設(shè)置45
• 4.2 淬火槽內(nèi)介質(zhì)流場仿真結(jié)果及分析45-53
• 4.2.1 淬火槽內(nèi)介質(zhì)流速分布45-48
• 4.2.2 鋼管附近流速分布48-50
• 4.2.3 入口流速對(duì)流場的影響50-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 5 底噴式淬火鋼管溫度場的有限元仿真研究55-69
• 5.1 邊界條件設(shè)置55-57
• 5.1.1 初始條件55-56
• 5.1.2 材料熱物性參數(shù)56
• 5.1.3 鋼管特征點(diǎn)選取56-57
• 5.1.4 時(shí)間步長的設(shè)置57
• 5.2 鋼管溫度分布規(guī)律57-59
• 5.3 表面換熱系數(shù)59-63
• 5.4 鋼管冷卻速度63-66
• 5.5 流量對(duì)冷卻速度的影響66-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 6 淬火槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化69-85
• 6.1 調(diào)整淬火槽入水口位置和方向70-74
• 6.2 鋼管內(nèi)、外側(cè)過流面積比研究74-79
• 6.3 變徑式淬火槽79-83
• 6.4 本章小結(jié)83-85
• 7 結(jié)論與展望85-87
• 7.1 研究結(jié)論85-86
• 7.2 不足與展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 作者簡歷93-95
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集95

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 夏永輝;顧敏;陳巖;;淬火槽均流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];熱加工工藝;2010年04期

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10 張忠德;;一種較為理想的淬火槽[J];機(jī)械工人;1981年09期

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1 李新;底噴式淬火技術(shù)仿真研究[D];河南理工大學(xué);2015年

2 夏永輝;淬火槽計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2010年

3 李芳;帶有攪拌系統(tǒng)的淬火槽內(nèi)介質(zhì)流場的計(jì)算機(jī)模擬[D];江蘇大學(xué);2005年

4 蘇興武;淬火槽加載工件前后介質(zhì)流速場的數(shù)值模擬研究[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2008年

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本文編號(hào)：320358