建立了30Cr3SiNiMoVA鋼大長徑比薄壁殼體零件的金屬-熱-力耦合有限元數值分析模型,通過反傳熱計算獲得了殼體不同位置表面綜合換熱系數曲線,研究了真空氣淬過程中薄壁殼體零件的溫度場和組織場的演變規(guī)律,并對其畸變行為進行了詳細分析。研究表明:同一換熱面上的冷速大小為薄壁部位>頂部>臺階部位,且陽面的溫度變化更為劇烈;應力演變曲線均出現兩個峰值,第一個峰值是由溫度差異導致的熱應力引起的,第二個峰值是由馬氏體轉變產生的組織應力引起的;淬火之后,陽面高度增加了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%,臺階位置處外徑增加了0.57 mm,增加幅度為0.186%。實測結果與模擬結果相符,誤差小于10%。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020年07期 北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

1 實測產品的尺寸變化量

大長徑比薄壁殼體所用材料為低合金超高強度鋼30Cr3SiNiMoVA，零件在真空氣淬爐中的實際裝填方式如圖1(a)所示，采用6 bar(0.6 MPa)氮氣從爐壁向零件噴射。零件靠內側一面無法被氣體直接噴射為陰面，可以被氣體直接噴射到的為陽面。該薄壁殼體零件的主體壁厚約為2 mm，中部有一處厚壁臺階，在頂部和底部加厚，長徑比約為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的確定

圖2中右側的縱截面上有陰面點4、5、6和內表面點7共4個測溫點，以其溫度-時間曲線作為反傳熱計算的原始數據。根據工件的形狀特點以及冷卻情況，設置3個換熱區(qū)域，分別為陰面上部、陰面中部以及內表面，反傳熱計算得到對應的換熱系數分別記作λ1、λ2、λ3。同理，點1、2為陽面上部、陽面中部的測溫點。圖3所示為通過反傳熱計算得到的陰面上部換熱系數。為了提高熱處理數值仿真計算的收斂性，對反傳熱計算得到的表面換熱系數進行多項式回歸擬合，根據回歸方程的方差分析得出:F=181.3304,(P<0.0001)=0(F評估組間差異，P衡量控制組與實驗組差異大小的指標。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模型的校正系數為0.9783，說明該模型能解釋97.83%響應值的變化，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是合理的。各部位換熱系數均采用以上方法得到，其結果依次如圖4所示。


本文編號：2957953