铝合金厚板淬火过程换热系数的求解与验证

在铝合金厚板淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是工件温度场、应力场模拟结果和实验相符的先决条件.分析换热系数反求法的数学模型,并采用MATLAB编程实现该数学模型的求解.用求得的换热系数作为MSC·MARC建立的有限元模型的边界条件,计算试件的温度场变化曲线,计算结果和实测数据基本吻合.     

不同冷却方式下换热系数的测量与计算

为了研究不同冷却方式下的换热系数,设计了一套可以测量空冷、水淬以及不同压力下喷气淬火下冷却曲线的试验装置,试验中测量的探头采用120mm×120mm×20mm奥氏体不锈钢方板。该探头经有限元(FEM)计算验证了其一维传热特性后,用来测量上述几种冷却方式下的冷却曲线,并用反传热法(IHCM)和集中热容法(LHCM)进行换热系数的计算与分析,比较了不同压力下喷气淬火的换热系数。实验结果表明,当毕欧数Bi<0.1时集中热容法是适用的,反之则不适用;在喷气淬火时,压力越大,表面换热系数也越大。     

高温合金定向凝固界面换热系数逆向求解与验证

通过实验采集了DD6单晶叶片定向凝固过程温度场数据,基于数值模拟逆向求解确定了定向凝固过程中界面换热系数。采用这些界面换热系数进行了ProCAST数值模拟,得到了凝固过程位移场,并与真实叶片实测位移场进行比较,证实仿真结果与试验结果吻合较好,验证了反求界面系数的可靠性。     

基于反热传导法的镁合金半连铸一冷区换热系数研究

文中设计了模铸实验并采用喷水冷却方式来模拟AZ31镁合金半连铸一冷区传热过程,得到了用于反求界面换热系数的温度变化曲线。采用反热传导法求解了不同冷却水量下熔体-模具间的界面换热系数,并分析了冷却水量对界面换热系数的影响。结果表明,随着冷却水量的增加,界面换热系数峰值与冷却水量呈正相关,冷却水量由20 L/min提高到60 L/min时,换热系数峰值从1 425.8 W/(m²·K)增加到2 727.5 W/(m²·K),且高冷却水量的换热系数峰值出现在低的温度;随着冷却水量的增加,从铸坯边部到中心的凝固组织均匀性明显提高。     

6061铝合金淬火冷却过程中的表面换热系数

通过6061铝合金末端淬火测得的冷却曲线,结合有限差分法和反传热求解法,研究了6061合金固溶处理在不同冷却方式下的冷速及表面换热系数与温度的变化规律。结果表明,6061铝合金在水雾冷和喷水冷却过程中,端面冷速先增大后减小,在400℃左右达到峰值,峰值冷速约为30℃/s。6061铝合金的表面换热系数与温度呈非线性关系,其大小随着温度的降低先逐渐增大,在150～100℃范围内达最大值,然后下降;在风冷过程中,表面换热系数值先急剧增大,当温度下降到500℃后增速明显减慢。     

界面换热系数对淬火过程变形模拟的影响

对马氏体不锈钢纵切圆柱水冷淬火过程中发生的热处理变形进行了计算机模拟和实验研究.研究结果表明,界面换热系数对变形模拟结果具有重要影响.采用文献的界面换热系数,纵切圆柱变形趋势的模拟结果与实验结果完全相反.而采用实测的界面换热系数,变形趋势吻合良好.不同的界面换热系数对材料的屈服行为计算影响很大,较大的界面换热系数加剧了纵切圆柱不同部位的冷速差异,导致工件在组织应力作用下更容易发生塑性变形,是影响最终变形结果的主要原因.     

界面换热系数对淬火过程变形模拟影响的敏感性分析

对316不锈钢C型环和纵切圆柱2种试样在水冷淬火过程中发生的热处理变形进行了计算机模拟和实验研究.结果表明:温度场的精确测量对综合界面换热系数的逆运算结果具有重要影响,并进一步影响热处理变形的模拟预测.采用低采集频率数据逆运算得到的界面换热系数,在温度变化剧烈的高温阶段偏低,致使变形模拟结果严重失真.采用高采集频率逆运算得到的界面换热系数,C型环和纵切圆柱试样变形的模拟结果均与实验结果吻合较好.高温阶段界面换热系数对材料的屈服行为的计算结果影响很大,是影响变形结果的主要原因.较大的界面换热系数将使材料在较高温度时即进入屈服状态,并且处于屈服状态的温度范围也较大,更容易发生塑性变形以及引发刚性运动.淬火变形的模拟结果对高温段界面换热系数的变化较为敏感,而对低温段的变化不敏感.     

薄铝板淬火换热系数求解

针对薄铝板淬火过程,本文采用不同函数形式描述淬火换热系数,并借助ABAQUS有限元软件进行温度场和位移场模拟,得到换热系数和位移场的关系。基于试验所得翘曲位移反求换热系数,并对所选取的函数形式进行了优选。     

薄铝板淬火换热系数求解

针对薄铝板淬火过程，本文采用不同函数形式描述淬火换热系数，并借助ABAQUS有限元软件进行温度场和位移场模拟，得到换热系数和位移场的关系。基于试验所得翘曲位移反求换热系数，并对所选取的函数形式进行了优选。     

高强耐热镁合金GW103K近液相线制浆工艺

采用近液相线法制备了新型高强耐热镁合金GW103K (Mg-10Gd-3Y-0.6Zr) 半固态浆料,并与高于液相线温度浇注锭坯的组织进行对比,同时,考察了近液相线浇注时静置时间和不同铸模浇注时冷却速率对铸造组织的影响.结果表明,近液相线温度浇注所获得的GW103K镁合金半固态组织与高于液相线温度浇注的相比发生了明显的变化,近液相线法浇注有利于含Zr的GW103镁合金晶粒的球化,圆整度也大大提高,但晶粒发生了明显的融合长大;近液相浇注时随静置时间的延长,晶粒变得比较粗大,圆整度显著降低,同时晶界变得比较细,分布在晶界上的金属间化合物明显减少;增加冷却速率有利于组织细化,也促进了球化的趋势.对于新型高强耐热镁合金GW103K,在近液相线温度不需静置浇注至冷却能力较强的铸模中即可获得理想的半固态浆料.     

精炼剂中GdCl_3含量对GW103K镁合金性能的影响

采用自行开发的JDRJ+GdCl3精炼剂对稀土镁合金GW103K进行精炼。研究了GdCl3添加量对镁合金GW103K的Gd损耗率、除杂效果、力学性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能以及铸造流动性等性能的影响。结果表明,当GdCl3添加量为2.5%时,精炼效果最好,试样的综合性能最佳;而过多添加GdCl3,则会在熔体中产生熔剂夹杂,反而降低了合金的综合性能。     

真空油淬过程中换热系数的测算

为了获取不同真空油淬工艺条件下的换热系数,对真空油淬换热特性进行研究.采用φ40 mm×80 mm不锈钢探头在双室真空油淬炉内进行真空淬火试验,测得多种工艺条件下的冷却曲线.借助INTEMP有限元软件求解热流密度,根据牛顿换热定律计算出换热系数.然后,将其作为边界条件求解淬火过程温度场,可以得到与实测值吻合较好的冷却曲...     

铝合金压铸过程铸件/铸型界面换热行为的研究Ⅰ实验研究和界面换热系数求解

采用"阶梯"铸件,设计了压铸过程模具温度测量的实验方案并进行了压铸实验.以实验中测得的铸型内部不同位置的温度为基础,采用热传导反算法求解了压铸过程中铸件/铸型界面热流以及换热系数;分析了铸件的厚度对于界面热流以及换热系数的影响,结果表明:压铸过程铸件/铸型界面热流或是换热系数随着压射过程的进行迅速升高直至最大值,然后随着凝固过程的进行而减小;同时,铸件的不同厚度部位与铸型之间的界面热流和换热系数的变化规律也不同,随着铸件厚度的增大,铸件/铸型之间的界面热流和换热系数峰值均减小,但是界面热流和换热系数较大值保持的时间则逐渐增大.     

金属淬火过程换热面对换热系数影响的有限元探求法

在金属淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是保证工件温度场以及应力/应变场模拟结果与实际情况相符合的先决条件.据此研究和分析了换热系数反求法的数学模型,采用二维圆柱坐标有限元法对该数学模型求解,并考虑了换热面对换热系数的影响,求出了圆柱侧面和下端面的换热系数.研究发现,换热面的空间方位对换热系数有较大的影响.和圆柱体的侧面相比,底面的换热变化规律相同,但是换热条件不佳,换热系数较小.用求得的换热曲线模拟大尺寸工件的淬火过程,发现考虑换热面对换热系数的影响后,其计算的温度分布明显不同.     

电流法测量空气换热系数

介绍了电流法测量换热系数的基本原理，并采用该方法测量了奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9Ti）、Q235钢平板和棒状试样在不同风速和不同风向下从高温（900℃）到室温（20℃）的风冷换热系数。结果表明。风速越大换热系数越大；垂直风向的换热系数大于水平风向的换热系数；试样形状不同，换热系数也不相同，随风速的增大，不同形状下换热系数的差别逐渐减小。     

稀土镁合金GW103K光纤激光焊接工艺研究及优化

采用光纤激光焊对T6态GW103K板材进行焊接,建立了焊接工艺窗口,并采用正交试验设计方案,以高温抗拉强度为评价指标,运用极差法和方差法优化焊接工艺参数,确定了各工艺参数的影响程度及最优焊接工艺。研究激光功率对接头高温力学性能的影响,分析最优工艺参数下焊接接头高温力学性能及高温拉伸断口形貌。结果表明:激光功率对焊接接头高温力学性能影响最为显著。最优工艺参数下,焊接接头200℃平均高温抗拉强度为281.1 MPa,为母材的86.3%,延伸率为7.4%,达到母材的65.4%;该参数下接头成形良好,焊缝区域晶粒尺寸较小;此时接头与母材断裂模式均为韧性断裂。     

电流法测量空气换热系数

介绍了电流法测量换热系数的基本原理,并采用该方法测量了奥氏体不锈钢(0Cr18Ni9Ti)、Q235钢平板和棒状试样在不同风速和不同风向下从高温(900℃)到室温(20℃)的风冷换热系数。结果表明,风速越大换热系数越大;垂直风向的换热系数大于水平风向的换热系数;试样形状不同,换热系数也不相同,随风速的增大, 不同形状下换热系数的差别逐渐减小。     

评价淬火介质换热特性的Grossmann法与集中热容法的比较

研究了用于估算纳米流体、盐水溶液和某洗涤剂基试验介质淬火烈度的Grossmann法和集中热容（ LHC）法的适用性,评价了探头截面厚度对不同淬火介质换热系数的影响。借助于计算机分析了304不锈钢探头在淬火过程中的冷却曲线,并分别采用Grossmann法和LHC法对所测得的冷却曲线进行了换热系数的估算。研究表明,采用矱10 mm不锈钢探头的LHC法适用于淬火烈度小于20 m-1介质的表征。虽然Grossmann法是基于平均换热系数这一假设的,但仍能应用于具有不同淬火烈度介质之间的评定。 Grossmann法能更敏感地反映探头截面厚度对换热的影响。     

淬火过程冷却曲线的采集及换热系数求解方法的研究

设计了基于工业标准结构总线（ISA）的淬火冷却曲线高速采集系统,并用该系统采集了P20钢在20℃和60℃水中的冷却曲线,提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法。该方法把有限元法引入反向热传导问题,根据试验测量的温度曲线,使用最优化方式确定合理的边界换热系数。在计算过程中,通过有限元法得到工件内部相应位置在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算。     

AZ31镁合金六辊温轧综合换热系数的测量及辊系优化

考虑到镁合金较差的低温成形性能,用加热轧辊的方法来轧制常温的镁合金板材。通过热电偶测量加热中的轧辊温度及轧制镁合金板材中心处的温度,并用逆解析法得出轧制过程中轧辊与空气及轧辊与轧件接触区的综合换热系数。以此为基础利用数值模拟的方法研究了轧制工艺参数对轧件表面及心部温度的影响,其中包括轧制速度、不同来料厚度、轧辊直径等因素,找到了使镁合金板厚中心达到200℃以上的轧制工艺条件,为镁合金轧制试验及生产中温度的控制提供了依据。