6xxx鋁合金在線淬火換熱系數(shù)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、大型復(fù)雜截面鋁型材由于壁厚不均,形狀不對(duì)稱及尺寸較大等特點(diǎn),在線淬火過程中容易出現(xiàn)翹曲、扭曲等變形。本文通過末端淬火實(shí)驗(yàn)分別測(cè)得6061、6063、6082鋁合金在不同淬火條件下的冷卻曲線,反求出了淬火端面的換熱系數(shù),并將換熱系數(shù)作為邊界條件導(dǎo)入到ABAQUS有限元分析軟件,對(duì)在線淬火過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　 結(jié)果表明:
　　 1)6061、6082、6063鋁合金無論是水淬還是風(fēng)淬,冷卻速率都經(jīng)歷先增大后減小的過程;

2、水淬過程合金冷卻速率峰值出現(xiàn)在400±50℃的區(qū)間,風(fēng)淬的冷卻速率峰值出現(xiàn)在500℃左右。
　　 2)在單位面積流量相同的情況下,水霧淬火冷卻速率均大于噴水淬火冷卻速率;淬火時(shí)單位面積流量的增大并不一定能顯著增大冷卻速率,但單位面積流量與噴水壓力的同時(shí)增大可顯著提高冷卻速率。
　　 3)換熱系數(shù)與表面溫度之間呈非線性關(guān)系。水冷淬火條件下,換熱系數(shù)隨表面溫度的降低呈先增大后減小的趨勢(shì),峰值均出現(xiàn)在100℃附近,噴水淬火時(shí)合

3、金換熱系數(shù)峰值范圍在20000～22000W/(m2·k)之間,水霧淬火時(shí)合金換熱系數(shù)峰值范圍在21000～36000W/(m2·k)之間;風(fēng)冷淬火條件下,換熱系數(shù)則在淬火初期急劇增大,隨后增速減緩。
　　 4)淬火時(shí)提高單位面積流量或在提高流量的同時(shí)增大冷卻水壓力,均有利于淬火換熱系數(shù)的整體提高。
　　 5)數(shù)值模擬結(jié)果表明,噴水淬火過程中,試樣內(nèi)部軸向應(yīng)力分布呈“內(nèi)壓外拉”的狀態(tài),拉壓應(yīng)力都在淬火開始不久后出現(xiàn)峰值。