收藏本站
《上海交通大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水-空交替控时淬火冷却设备的研究与应用

左训伟  
【摘要】: 针对工程实际中缺乏满足控时淬火冷却工艺要求的淬火冷却设备的现状,本文对水和空气作为淬火介质实现交替控时淬火冷却(ATQ)的可行性进行了研究,得到了通过控制水淬与空冷时间比例可获得介于水和空气之间任意冷却能力的结论。在此基础上,以风电输入法兰轴、模具扁钢和船用曲轴等具体产品为对象,通过试验件的工艺分析、组织观察、以及实际产品的验证,研制出与之相应的水-空交替控时淬火冷却设备,并在此基础上总结出满足水-空交替控时淬火冷却工艺要求的淬火冷却设备设计准则。 通过对水在浸液、喷射和浸喷三种状态下的冷却曲线的测量和换热系数的计算,发现浸喷状态和喷射状态的换热能力十分接近,而浸液状态下的换热能力则小得多。按换热系数与温度的面积积分值进行评价,在500℃-850℃间浸喷和喷射状态换热能力为浸液的5倍,在200℃-500℃以下为浸液状态下的2.5倍。该结果为设计曲轴在浸液的同时进行喷射淬火提供了依据。 研究了以水和空气作为淬火介质实现控时淬火冷却的可行性,发现通过控制水淬与空冷时间比例可获得效果介于水和空气之间的任意冷却曲线,在此基础上提出了水-空交替控时淬火冷却设备应具有的功能,为该类型设备的设计提供了参考。在上述研究的基础上,针对不同产品的不同需求研制出相应的水-空交替控时淬火冷却设备: 针对风力发电设备的关键部件——输入法兰轴,研制了多工位水-空交替控时淬火冷却设备,采用液面升降方法实现了在工件静止条件下的浸液淬火,极大的提高设备的可靠性;通过采用一个公共通道实现向多个淬火槽中供液的方法,实现了多个淬火工位共用一套快速注入泵系统的目标。 针对中碳高合金模具扁钢,研制了扁钢在线水-空交替控时淬火冷却设备,在解决淬火件传送辊道与淬火槽侧板之间的密封问题的基础上,实现了在辊道传动条件下的在线浸液淬火。 针对形状复杂的曲轴产品采用传统垂直吊装方式进行水淬与水溶性介质冷却中存在的力学性能低与开裂比例高的问题,发明了工件悬挂方式喷射淬火、浸液淬火和空冷组合控制淬火冷却方法,在此基础上研制了适用于船用曲轴的水-空交替控时淬火冷却设备。利用喷射和浸喷冷却能力接近的测试结果,在对中型船用曲轴喷射的同时进行浸喷淬火,实现了淬火过程中曲轴上下部分都获得相对均匀的冷却,使长度近6000mm的曲轴淬火冷却后沿轴向畸变量控制在8mm以内,淬火后曲轴无需进行校直。 同时,在对曲轴进行组织分析的过程中,发现曲轴同一位置、不同区域的淬火态组织存在严重的差异。通过对采用不同淬火冷却工艺处理后曲轴淬火态组织的对比分析,发现这种因成分偏析造成淬火态组织的差异无法通过一般热处理和改变淬火冷却方式予以减轻或消除,建议通过改善原材料冶金质量、浇铸工艺、优化锭型等方式解决曲轴成分偏析的问题。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG155

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 谷磊;履带板在连续热处理生产线中的变形控制研究[D];机械科学研究总院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱振声;钢板加速冷却过程控制[J];鞍钢技术;1992年02期
2 陈春怀,褚嫒平,盛伟成;油-水-油淬火冷却工艺方法在生产中的应用[J];传动技术;1995年01期
3 乔卫平,杨毅,郝之谦,杨眉,夏樟根;实验“不良导体导热系数的测量”计算方法的改进[J];大学物理实验;2005年03期
4 薄鑫涛,张振中;FEROQUENCH2000水基淬火液在预硬化模块上的应用[J];大型铸锻件;2005年02期
5 张克俭;;淬火介质的冷却特性曲线究竟说明了什么[J];热处理技术与装备;2007年02期
6 蒋昱,曾攀,娄路亮;26Cr2Ni4MoV钢淬火过程的三场耦合数值模拟[J];哈尔滨工业大学学报;2002年03期
7 陈乃录,高长银,单进,潘健生,叶健松,廖波;动态淬火介质冷却特性及换热系数的研究[J];金属热处理学报;2001年03期
8 Kiyoshi Funatani;Challenges to Introduce Advanced Cooling Technology by the Utilization of Plural Cooling Velocity[J];材料热处理学报;2004年05期
9 Kyozo Arimoto,Chuanrong Jin,Shigeyuki Tamura,Kiyoshi Funatani,Mamoru Tajima;Verification of Inverse Quench-Hardening Phenomena in Bearing Steel Specimens by Experiment and Computer Simulation[J];材料热处理学报;2004年05期
10 袁俭,张伟民,刘占仓,陈乃录,王鸣华,徐骏;不同冷却方式下换热系数的测量与计算[J];材料热处理学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 潘健生;张伟民;袁文庆;胡明娟;顾剑锋;;影响热处理计算机模拟精度的若干问题的探讨[A];首届中国热处理活动周论文集[C];2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王鹏;罗飞;曹建忠;蔡文远;;全电动注塑机两种射胶系统的分析[J];工程塑料应用;2006年01期
2 王志才;白培康;;酚醛树脂高温发泡模具设计研究[J];工程塑料应用;2011年04期
3 崔晓龙,万妮丽;大型锻件热处理过程的数值模拟研究[J];鞍钢技术;2004年06期
4 刘雅政;徐进桥;;相转变过程计算机模拟的研究与应用[J];鞍钢技术;2006年06期
5 孙慧元;丁宁;;有限元模拟技术在工字钢控冷过程中的应用[J];鞍钢技术;2010年01期
6 王立涛;金轴;马铁冬;汪洪峰;郑元娇;;模具机械手工位动作的运动学仿真[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年02期
7 宋立国,胡林,邢桂菊,张玉华;圆钢控轧时温度场分析[J];鞍山钢铁学院学报;2002年02期
8 路君勇;魏冰阳;;CK518数控立式车床进给系统的优化设计分析[J];安阳工学院学报;2009年04期
9 王永辉;程国良;;MICROMASTER 420变频器在空调系统上的应用设计[J];安阳工学院学报;2011年06期
10 马林建;刘新宇;代艳华;王丹;;爆炸荷载作用下土埋钢油罐动应力有限元计算[J];地下空间与工程学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王士平;杨传芳;;汽车座椅升降器小齿轮的研制[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
2 王云;;载货车传动轴的布置与验算[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 孙好功;;Boomer282掘进台车工作系统原理及故障处理方法[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
4 徐小青;韩庆;周石光;;新型热轧带钢层流冷却工艺控制系统[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
5 杨亮;喻健;董建新;张麦仓;;GH4169合金锻件组织控制模型及工艺模拟[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
6 万德成;余伟;李晓林;蔡庆伍;;DQP工艺在高强韧中厚板生产中的应用研究[A];2011年全国中厚板生产技术交流会论文集[C];2011年
7 马志英;胡志军;杨弋涛;;低碳微合金化铸钢的研制与性能测试[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
8 杨春征;段智方;王永飞;庞建中;寇晓东;;载货车车轮强度有限元分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 付鹏;;CAE技术在隔膜泵产品中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
10 胡昭南;宗康伦;;齿轮渗碳后正火+淬火与渗碳后淬火+淬火的工艺研究[A];2005年(西安)齿轮材料与热处理工艺技术发展研讨会齿轮热处理论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 潘成刚;多金属热锻模热应力缓解机理及方法研究[D];武汉理工大学;2010年
2 张洪兵;结合电弧喷涂与快速原形技术快速制造钢基模具的研究[D];沈阳工业大学;2010年
3 马宁;高强度钢板热成形技术若干研究[D];大连理工大学;2011年
4 张恒良;动力机械应用功能梯度材料寿命评估与优化研究[D];华中科技大学;2011年
5 魏敏先;严酷工况下钢铁材料的氧化磨损及轻微—严重磨损转变[D];江苏大学;2011年
6 连文磊;磁性液体热磁对流与传热机理[D];南京理工大学;2010年
7 萧红;多股螺旋弹簧绕制成形的若干关键问题研究[D];重庆大学;2010年
8 王建立;微纳米线热物性测量方法及其应用[D];清华大学;2010年
9 孟凡莹;大型锻件内裂纹愈合的理论和实验研究[D];燕山大学;2011年
10 雷松;多股簧冲击特性与损伤机理研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭楠;两轮自平衡电动车机械结构设计与有限元分析[D];郑州大学;2010年
2 尤三三;镍对低温高韧性球墨铸铁组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
3 冯媛媛;热处理零件组织性能分布的计算机预测及其结构设计[D];山东农业大学;2010年
4 纪文文;超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真[D];山东农业大学;2010年
5 孙景海;自升式平台升降系统研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 袁伯增;竹材高效分丝设备的夹具研制[D];浙江农林大学;2010年
7 阮明波;含氮杂环化合物的合成及4-羟基香豆素绿色生产工艺研究[D];湘潭大学;2010年
8 张铁锋;叠图机控制系统设计与开发[D];天津理工大学;2010年
9 李叶军;转炉全悬挂倾动装置设计优化及倾动力矩分析[D];江西理工大学;2010年
10 袁肖肖;薄壁铜管壁厚控制的超声检测系统[D];华东理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓辉;履带板的分步淬火法[J];工程机械;1992年08期
2 黄元梁;提高履带板质量的探讨[J];工程机械;1993年01期
3 祁兮;履带式推土机履带板用钢的现状与发展趋势[J];工程机械;1998年07期
4 钟翔山;钟礼耀;;履带板热处理工艺[J];工程机械与维修;2006年04期
5 刘明,唐历,卢向阳,陈素坤,赵安银,段友全;35MnTiB推土机履带板用钢的研制[J];钢铁钒钛;1999年01期
6 宋广胜;孟庆华;王洪顺;;工件淬火过程表面综合换热系数的测算[J];沈阳航空工业学院学报;2008年01期
7 郭继伟,孙建波,李洪波,荣守范;履带板用M-B复相耐磨钢金相组织对机械性能的影响[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2003年01期
8 陈乃录,高长银,单进,潘健生,叶健松,廖波;动态淬火介质冷却特性及换热系数的研究[J];金属热处理学报;2001年03期
9 郑泽花;张立文;朱大喜;岳重祥;;常用钢淬火表面换热系数耦合相变的反传热分析[J];材料热处理学报;2010年05期
10 姚善长;T.Ericsson;;淬火过程的计算机模拟[J];金属热处理;1987年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈乃录;张伟民;;数字化淬火冷却控制技术的应用[A];第九次全国热处理大会论文集(一)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李强;淬火过程的计算机模拟与试验研究[D];燕山大学;2003年
2 李辉平;淬火过程有限元模拟关键技术及工艺参数优化的研究[D];山东大学;2005年
3 吕成;数值模拟技术在燃气轮机零部件锻造及热处理过程中的应用[D];大连理工大学;2007年
4 牛山廷;淬火冷却过程三维有限元模拟及工艺参数优化的研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑国昌;23MnB履带板热处理质量控制的研究[D];江西理工大学;2010年
2 尚建军;变速箱齿轮热处理的变形与控制研究[D];吉林大学;2011年
3 王劲;高强精轧螺纹钢筋连续感应热处理及控制变形研究[D];机械科学研究总院;2011年
4 李贤君;Φ1700×7000mm井式炉的温度场模拟研究和优化设计[D];机械科学研究院;2002年
5 王宇挺;淬火介质的常用钢热探头评价和淬火介质数据库[D];大连理工大学;2004年
6 冯晓丹;几种钢材淬火过程计算机数值模拟优化的研究[D];武汉大学;2005年
7 李康;钢件喷水淬火冷却过程的有限元建模及温度场预测[D];太原理工大学;2006年
8 李广睿;大型轧辊热处理工艺模拟及其实验研究[D];燕山大学;2007年
9 王伟佳;多种常用钢在不同淬火介质中换热系数的测算[D];大连理工大学;2007年
10 罗海;高强度薄板淬火过程的变形控制[D];机械科学研究总院;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐祖耀;奥氏体的稳定化及其对热处理的作用[J];北京钢铁工业学院学报;1957年00期
2 徐祖耀;9XC钢工具的等温淬火(无变形淬火)[J];北京钢铁工业学院学报;1957年00期
3 徐祖耀;p18钢桿形工具的等温淬火[J];北京钢铁工业学院学报;1957年00期
4 徐祖耀,张万桢;高速钢在回火时奥氏体的稳定化现象[J];北京钢铁工业学院学报;1958年02期
5 陈春怀,褚嫒平,盛伟成;油-水-油淬火冷却工艺方法在生产中的应用[J];传动技术;1995年01期
6 冯颖璋,潘振鹏;大型塑料模具钢材的热处理[J];大型铸锻件;2000年01期
7 钱振声;姜成木;;鞍钢新建厚板生产线设置加速冷却装置的探讨[J];钢铁;1991年01期
8 宋冬利,顾剑锋,胡明娟,潘健生;基于数值模拟的718塑料模具钢大模块淬火新工艺设计[J];钢铁;2004年09期
9 戴涛,范蜀晋;低温处理技术的进展(一)[J];国外金属热处理;1997年06期
10 R.T.Von Bergen,陈春怀;在密封渗碳淬火炉应用聚合物淬火剂的实践[J];国外金属热处理;1998年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张红;1Cr20Co6Ni2WMoV钢的流变应力模型及热处理制度对其微观组织的影响[D];昆明理工大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 辛永木;;UCON E水溶液在42CrMo钢中型锻件中的应用[J];金属热处理;2010年06期
2 关晓燕;周澍;陈乃录;;42CrMo4钢轴类件控时淬火冷却工艺的设计[J];热加工工艺;2009年24期
3 陈乃录;左训伟;徐骏;张伟民;;数字化控时淬火冷却工艺及设备的研究与应用[J];金属热处理;2009年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 左训伟;水-空交替控时淬火冷却设备的研究与应用[D];上海交通大学;2010年
中国知网广告投放
相关机构
>上海交通大学
相关作者
>左训伟
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026