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《大型支承輥熱處理過程的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第26卷第6期機 械 工 程 材 料Vol.26No.62002年6月MaterialsforMechanicalEngineeringJun.2002大型支承輥熱處理過程的數(shù)值模擬葉健松,李勇軍,潘健生,胡明娟(上海交通大學國家教育部高溫材料與高溫測試重點實驗室,上海200030)摘 要:為了實現(xiàn)大型支承輥熱處理過程的虛擬生產(chǎn),運用非線性有限元法對大型支承輥在不同介質(zhì)中淬火的溫度場、組織場和應力/應變進行了計算機模擬。結(jié)果表明:淬火時間為55min,淬火介質(zhì)為油或UNCON(25%)時,支承輥不能得到馬氏體而硬度降低;以UNCON(15%)或水為淬火介質(zhì)時,可以得到大量的馬氏體,支承輥硬度
2、和淬硬層深也符合要求,但殘余應力較大。對以UNCON(15%)或水為淬火介質(zhì)進一步優(yōu)化,得出大型支承輥的熱處理合適工藝為:從加熱爐中出爐后,空冷5～10min,然后淬水15min,再轉(zhuǎn)入300℃的爐中保溫30h。關(guān)鍵詞:非線性;有限元;工藝優(yōu)化;淬火介質(zhì)中圖分類號:TG162.6;O241.82文獻標識碼:A文章編號:100023738(2002)0620012204NumericalSimulationofHeatTreatmentsforaLarge2scaleBearingRollerYEJian2song,LIYong2jun,PANJian2sheng,HUMing2juan(Sh
3、anghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Inordertorealizethevirtualmanufactureofalarge2scalebearingroller,thetemperaturefieldcomposi2tionandstress/strainofthelarge2scalebearingrollerwithdifferentquenchantswereoptimizedusingthenon2li2nearFEM.Theresultsshowthatthehardnessofbearingroller
4、islowerthantherequiredbecausenomartensiteisformedwhenthequenchingtimeis55minandthequenchantistheoilorUNCON(25w%).WhilethebearingrollerisquenchedintoUNCON(15w%)orwater,itcangetalotofmartensite.Atthesametime,thehardnessandquenchinglayerofbearingrollermeetstheneeds,buttheresidualstressislarger.Inaddit
5、ion,thequenchingtimeofUNCON(15w%)andwaterisoptimized.Thebestheattreatmentprocedureoflarge2scalebearingrollerisasfollows:coolinginairfor5～10min,quenchingintowaterfor15min,andputintoannealingfurnaceat300℃holdingfor30h.Keywords:non2linear;finiteelementmethod;techonologyoptimization;quenchant作在前人的基礎(chǔ)上建立
6、了加熱/淬冷過程的數(shù)學模1 引 言型,運用非線性有限元軟件MARC(MARCAnalysis隨著熱處理過程的數(shù)學模型和計算方法的不斷ResearchCorporation)及一系列子程序,對大型支承進展,淬火過程的計算機模擬日益受到人們的重視,輥熱處理過程進行了模擬與工藝優(yōu)化。[1-4]用以指導實際生產(chǎn)已取得良好效益。2 加熱/淬冷過程數(shù)學模型大型支承輥熱處理過程的組織轉(zhuǎn)變與應力變化比較復雜。單憑經(jīng)驗制訂工藝,往往會使其性能不軸對稱工件加熱與淬冷時的溫度場可由Fouri2合格或淬火殘余應力過大引起開裂等。如果運用非er方程描述:22線性有限元法進行模擬,就有可能對不同的淬火介λ=5T+5T+
7、5T+?q=pc5T(1)2r5r2p5r5z5t質(zhì)和操作工藝所導致的結(jié)果有十分清晰的認識,使式中 ?q為內(nèi)熱源強度;T為溫度;t為時間ρ;為材淬火工藝的制訂建立在更可靠的科學基礎(chǔ)上。本工料密度;cp為比熱容λ;為導熱系數(shù)。邊界條件為收稿日期:2001205208;修訂日期:20012062045T基金項目:國家科委“九五”攻關(guān)重點項目(962A01202201)-λ=h(T-Tf)(2)5nΓ作者簡介:葉健
