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《中南大学》 2011年
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6xxx铝合金在线淬火换热系数及数值模拟研究

李彩文  
【摘要】:大型复杂截面铝型材由于壁厚不均,形状不对称及尺寸较大等特点,在线淬火过程中容易出现翘曲、扭曲等变形。本文通过末端淬火实验分别测得6061、6063、6082铝合金在不同淬火条件下的冷却曲线,反求出了淬火端面的换热系数,并将换热系数作为边界条件导入到ABAQUS有限元分析软件,对在线淬火过程进行了数值模拟。 结果表明: 1)6061、6082、6063铝合金无论是水淬还是风淬,冷却速率都经历先增大后减小的过程;水淬过程合金冷却速率峰值出现在400±50℃的区间,风淬的冷却速率峰值出现在500℃左右。 2)在单位面积流量相同的情况下,水雾淬火冷却速率均大于喷水淬火冷却速率;淬火时单位面积流量的增大并不一定能显著增大冷却速率,但单位面积流量与喷水压力的同时增大可显著提高冷却速率。 3)换热系数与表面温度之间呈非线性关系。水冷淬火条件下,换热系数随表面温度的降低呈先增大后减小的趋势,峰值均出现在100℃附近,喷水淬火时合金换热系数峰值范围在20000~22000W/(m2·k)之间,水雾淬火时合金换热系数峰值范围在21000-36000W/(m2·k)之间;风冷淬火条件下,换热系数则在淬火初期急剧增大,随后增速减缓。 4)淬火时提高单位面积流量或在提高流量的同时增大冷却水压力,均有利于淬火换热系数的整体提高。 5)数值模拟结果表明,喷水淬火过程中,试样内部轴向应力分布呈“内压外拉”的状态,拉压应力都在淬火开始不久后出现峰值。 6)在实验数据基础上的淬火过程数值模拟结果与实验结果吻合良好,表明一维传热模型设计合理,淬火过程的数值模拟可靠。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG156.3

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【参考文献】
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