大型鍛件熱處理過程的數(shù)值模擬研究

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1、大型鑄鍛件試驗(yàn)研究大型鍛件熱處理過程的數(shù)值模擬研究崔曉龍(浙江大學(xué)機(jī)能學(xué)院,浙江杭州310027)萬妮麗(杭州鋼鐵集團(tuán)新事業(yè)發(fā)展總公司,浙江杭州310022)摘要:在對(duì)大型鍛件傳熱分析的基礎(chǔ)上,建立了大型鍛件的物理模型,對(duì)其溫度場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行了模擬計(jì)算,同時(shí)將模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,最后利用模擬計(jì)算對(duì)材料為26Cr2Ni4MoV的某一電機(jī)轉(zhuǎn)子的調(diào)質(zhì)處理進(jìn)行了模擬計(jì)算,從而說明了熱處理過程的數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性和優(yōu)越性。為進(jìn)一步分析此類工件的組織轉(zhuǎn)變和應(yīng)力應(yīng)變等奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:大型鍛件熱處理數(shù)值模

2、擬TheNumericalValueSimulationResearchfortheLargeForgingsduringtheHeatTreatmentProcessCuiXiaolongWanNiliAbstract:Basedontheanalyzingoftheheattransferprocessofthelargeforgings,wehaveestablishedatem2peraturedistributionmodel,andperformedthesimulativecalculation

3、forthevariableregularityofthetemperaturefieldonthelargeforgings.Meanwhilecontrastiveanalysisbetweenthesimulatedresultsandtheexperimentalre2sultshavebeenperformedaswell,inthiscasethesimulativecalculationforthequenchingprocessofarotormadeof26Cr2Ni4MoVhasbeena

4、lsoperformed,whichshowsthecorrectnessandadvantageofthenumericalvaluesim2ulationtotheheattreatmentprocess,andshallbethebasisforthefurtherresearchofthestructuretransformationandstressdeformationtothelargeforgingsinthefuture.Keywords:LargeForgings,HeatTreatmen

5、t,NumericalValueSimulation理工藝的一個(gè)重要發(fā)展方向。引言大型鍛件生產(chǎn)具有單件、小批量的特點(diǎn)。前大型鍛件產(chǎn)品是冶金、能源、交通和化工等期投入比較大,一旦產(chǎn)品報(bào)廢,會(huì)造成很大的損重大裝備上的關(guān)鍵性零部件,所要求的各項(xiàng)力學(xué)失,這就對(duì)工藝制定的合理性提出了更高的要性能都比較高,而這些指標(biāo)都是靠熱處理來獲得求。在生產(chǎn)新產(chǎn)品或制定新工藝時(shí),單憑經(jīng)驗(yàn)有的。因此熱處理工序是保證產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量、滿足可能使性能不合格。但若進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究,會(huì)性能要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量及性造成人力、財(cái)力的浪費(fèi);同

6、時(shí),大型鍛件尺寸較能要求,避免產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,熱處理工藝大,不可能進(jìn)行1∶1實(shí)物研究,而且物理實(shí)驗(yàn)通往往普遍采用保守的方法,耗時(shí)較長(zhǎng)。但這會(huì)大常具有一定的局限性,不能全面了解整個(gè)工藝過大增加制造成本和拖延生產(chǎn)周期。因此,如何在程。因此,隨著熱處理過程的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方保證質(zhì)量的前提下縮短熱處理時(shí)間,是改進(jìn)熱處法的不斷完善,熱處理過程的計(jì)算機(jī)模擬日益受12004年第4期(總106期)到人們的重視,用以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)已取得良好效數(shù)值解法是以離散數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的一種求解[1]益。方法,它所得到的結(jié)果是求解區(qū)域內(nèi)有限個(gè)

7、離散點(diǎn)上的溫度值,只要離散點(diǎn)分布得足夠稠密,離1熱處理過程的物理模型的建立散點(diǎn)上一系列的溫度值就能近似地代表連續(xù)的[6]熱處理過程數(shù)值模擬的主要內(nèi)容包括傳熱溫度分布。過程的數(shù)值計(jì)算、組織轉(zhuǎn)變的計(jì)算、應(yīng)力應(yīng)變的對(duì)微分方程定解問題進(jìn)行離散化處理前,必計(jì)算。其中,通過傳熱計(jì)算可以得出加熱、淬火須先對(duì)方程求解區(qū)域進(jìn)行離散化處理。將求解及回火過程的溫度場(chǎng)分布,組織轉(zhuǎn)變和應(yīng)力應(yīng)變區(qū)域劃上網(wǎng)格線,網(wǎng)格線的交點(diǎn)為節(jié)點(diǎn),用這些的計(jì)算還可以給出應(yīng)力分布及相態(tài)的變化過程離散的節(jié)點(diǎn)代替原有的連續(xù)區(qū)域。每個(gè)節(jié)點(diǎn)又等。同時(shí),數(shù)值模擬的各

8、種計(jì)算之間是相互聯(lián)系包括自己的單元體或控制容積(如圖1陰影區(qū)域[7]的,傳熱計(jì)算是組織轉(zhuǎn)變、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算的基礎(chǔ),所示),其中節(jié)點(diǎn)間的距離Δx、Δy稱為步長(zhǎng)。組織轉(zhuǎn)變、應(yīng)力應(yīng)變反過來又影響溫度場(chǎng)。通過除了對(duì)幾何區(qū)域進(jìn)行離散化處理外,在涉及這些數(shù)值模擬不僅可以對(duì)整個(gè)工藝過程有更加到非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題時(shí),還必須對(duì)時(shí)間域進(jìn)行離散深入、全面的認(rèn)識(shí),而且還可以對(duì)工藝進(jìn)行分析、化處理,把連續(xù)的時(shí)間τ用離散的時(shí)間步長(zhǎng)Δ