铝型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的仿真优化

铝型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的仿真优化

论文摘要

为制定最优的在线淬火系统喷嘴流速方案,基于Fluent和Workbench软件平台建立了π字形大断面铝型材挤压在线淬火过程的有限元模型.为了准确确定仿真模型中的热边界条件,采用末端淬火实验和反热传导相结合的方法,获得了不同喷水流量下的界面换热系数.系统分析了3种不同喷嘴流速方案铝型材实际挤压在线淬火冷却过程中的流速场、温度场、应力场和残余变形.结果表明:随着喷水流量的增大,淬火介质与型材的界面换热系数增加且到达峰值的时刻越晚.有限元模拟的特征点温度与试验测量的温度变化趋势一致,相对误差范围为-1.1%~7.8%,验证了所建立的淬火有限元模型是准确的.初始方案一型材挤压在线淬火过程中各部位冷却不均匀,在接头处产生较大的热应力,使型材上端面发生内凹. 3种不同的喷嘴流速方案中,方案三中型材表面和中间截面位置淬火冷却过程能得到更为均匀的温度场,残余应力和变形最小.研究方法和结果可为复杂铝合金型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的制定和优化提供理论指导.

论文目录

  • 1 铝合金喷水淬火界面换热系数求解
  •   1.1 末端淬火实验
  •   1.2 喷水淬火界面换热系数的反分析求解
  • 2 型材在线淬火系统中喷嘴流速方案布置及有限元建模
  •   2.1 淬火系统中喷嘴流速方案布置
  •   2.2 计算域及网格模型
  •   2.3 边界条件设定
  •   2.4 流场控制方程
  • 3 模拟结果与分析
  •   3.1 流体速度场分析
  •   3.2 在线淬火有限元模型的验证
  •   3.3 淬火过程的温度场分析
  •     3.3.1 型材表面温度场
  •     3.3.2 型材中间截面位置的温度场
  •   3.4 残余应力场分析
  •   3.5 残余变形分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 刘志文,李落星,胡理中,王冠

    关键词: 铝型材,在线淬火,界面换热系数,喷嘴流速,数值仿真,残余变形

    来源: 哈尔滨工业大学学报 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 金属学及金属工艺

    单位: 南华大学机械工程学院,汽车车身先进设计制造国家重点实验室(湖南大学)

    基金: 国家自然科学基金(U1664252,51605234),湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室开放基金(31715011)

    分类号: TG379

    页码: 191-200

    总页数: 10

    文件大小: 5011K

    下载量: 110

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