多層步進式鋁車輪連續(xù)熱處理線以其生產(chǎn)效率高,低能耗、智能化程度高等優(yōu)勢,成為鋁車輪行業(yè)先進的新型成套裝備,并將有良好的發(fā)展趨勢。但其固溶爐的爐溫均勻性,淬火時工件的變形控制的能力還存在較大的提升空間,因此有必要對該熱處理生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)展開相關(guān)研究。本文在國家智能制造項目的支持下,對固溶爐流場與溫度場,工件淬火時應(yīng)力應(yīng)變曲線,淬火槽流場進行了數(shù)值模擬,并提出了優(yōu)化方案,最終指導(dǎo)了實際設(shè)計。針對多層超大爐膛爐溫均勻性難以保證等問題,利用數(shù)值模擬,對固溶爐熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)進行了研究,提出了兩種優(yōu)化方案,通過分析兩種優(yōu)化方案的流場與溫度場模擬結(jié)果,選取了較優(yōu)的優(yōu)化方案。然后對該優(yōu)化方案的導(dǎo)流板形狀、尺寸等參數(shù)進行了進一步的優(yōu)化設(shè)計,結(jié)果表明:分別在第二層與第三層車輪附近的導(dǎo)流板上各增加一個導(dǎo)風(fēng)口與導(dǎo)流圓弧板,且當(dāng)兩層圓弧板尺寸分別為100 mm和150 mm時,爐膛內(nèi)流場較均勻,各層加熱區(qū)溫度均勻性較佳。在此基礎(chǔ)上對比了不同循環(huán)風(fēng)量對流場與溫度場的影響,結(jié)果表明:隨著風(fēng)量的增加,工件到達工藝溫度的時間縮短,溫度均勻性有所提升,但當(dāng)流量增加至一定值后,升溫時間與溫度均勻性不再有明顯改變。綜合考慮工藝...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源與研究背景
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題研究背景
    1.2 鋁車輪熱處理工藝與設(shè)備概述
    1.3 多層步進式鋁車輪連續(xù)熱處理生產(chǎn)線概述
        1.3.1 鋁合金熱處理固溶爐
        1.3.2 淬火系統(tǒng)及轉(zhuǎn)移機構(gòu)
        1.3.3 鋁合金熱處理時效爐
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 多層鋁車輪熱處理線模擬理論基礎(chǔ)
    2.1 計算流體力學(xué)理論
        2.1.1 流體動力學(xué)控制方程
        2.1.2 湍流模型理論
        2.1.3 邊界條件
        2.1.4 基于SIMPLE算法的流場數(shù)值計算
    2.2 傳熱理論分析
        2.2.1 傳熱理論方程
        2.2.2 導(dǎo)熱過程定解條件
    2.3 應(yīng)力/應(yīng)變場理論分析
        2.3.1 淬火過程力學(xué)方程
        2.3.2 熱彈塑性模型本構(gòu)方程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 固溶爐熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化設(shè)計
    3.1 固溶爐導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的模擬與優(yōu)化設(shè)計
        3.1.1 固溶爐導(dǎo)流結(jié)構(gòu)模型與邊界條件
        3.1.2 計算參數(shù)初始化設(shè)置
        3.1.3 導(dǎo)流結(jié)構(gòu)初始設(shè)計方案模擬結(jié)果與分析
        3.1.4 導(dǎo)流結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案模擬結(jié)果與分析
            3.1.4.1 導(dǎo)流板形狀的優(yōu)化設(shè)計
            3.1.4.2 導(dǎo)流板尺寸的優(yōu)化設(shè)計
    3.2 固溶爐循環(huán)風(fēng)量的選取
        3.2.1 循環(huán)風(fēng)量對流場影響模擬分析
        3.2.2 循環(huán)風(fēng)量對溫度場影響模擬分析
        3.2.3 循環(huán)風(fēng)量選取
    3.3 固溶爐熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)最終方案
    3.4 爐膛風(fēng)速測定與模型驗證
        3.4.1 固溶爐爐膛風(fēng)速測定過程與結(jié)果
        3.4.2 固溶爐流場數(shù)值模擬模型驗證
    3.5 工件升溫曲線測定與耦合模型驗證
        3.5.1 工件升溫曲線測定
            3.5.1.1 試驗設(shè)備
            3.5.1.2 試驗過程
        3.5.2 工件升溫過程流固耦合模型驗證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 淬火槽循環(huán)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化設(shè)計
    4.1 初始設(shè)計方案淬火槽與淬火過程模擬分析
        4.1.1 模型與邊界條件
        4.1.2 初始設(shè)計方案淬火槽流場模擬分析
        4.1.3 初始設(shè)計方案鋁車輪溫度場模擬分析
        4.1.4 初始設(shè)計方案鋁車輪應(yīng)力與變形模擬分析
    4.2 淬火槽模擬分析與優(yōu)化設(shè)計
        4.2.1 淬火槽噴口數(shù)量的優(yōu)化設(shè)計
        4.2.2 淬火槽側(cè)噴口角度的優(yōu)化設(shè)計
        4.2.3 淬火槽噴管高度的優(yōu)化設(shè)計
        4.2.4 淬火槽噴口流速的優(yōu)化設(shè)計
    4.3 淬火槽最終方案選取
    4.4 產(chǎn)品分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
附錄
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況



本文編號：3771588