水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用

鋁合金厚板是其厚度>6mm的平軋產(chǎn)品,2012年全世界的厚板產(chǎn)量約620kt,其中約70%為熱處理可強(qiáng)化的鋁合金,厚板的80%左右應(yīng)用于交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)。熱處理可強(qiáng)化的鋁合金板都要經(jīng)過固溶處理,在淬火過程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是有害的,必須在對(duì)厚板進(jìn)行機(jī)械加工之前加以消除,否則會(huì)引起不允許的變形。消除殘余應(yīng)力的措施有多種,但預(yù)拉伸是既簡(jiǎn)便又有效的工藝。控制殘余應(yīng)力的拉伸永久變形量為1%~4.5%,對(duì)有些厚板及鍛件可用壓縮法控制殘余應(yīng)力。2015年年底全世界投產(chǎn)的厚板預(yù)拉伸機(jī)約有55臺(tái),其中中國(guó)可有21臺(tái)。

通過論述鋁合金擠壓在線淬火的基本原理、工藝參數(shù)及其淬火方法和設(shè)備,證明鋁合金擠壓制品在線淬火工藝與傳統(tǒng)的離線的淬火爐中淬火相比,簡(jiǎn)化了工藝流程,縮短了生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)節(jié)省了投資和能源。該工藝目前廣泛應(yīng)用于al-mg-si系和al-zn-si系鋁合金工業(yè)型材的生產(chǎn)。

本文較全面系統(tǒng)地論述了鋁合金擠壓在線淬火的基本原理與實(shí)現(xiàn)在線淬火的工藝條件,并列出了部分常用鋁合金的擠壓在線淬火參數(shù)。指出鋁合金的化學(xué)成分;錠坯的質(zhì)量與均勻化處理;擠壓前錠坯的預(yù)熱條件;合金的淬火敏感性及擠壓在線淬火的冷卻速度;先進(jìn)的精密水-霧-氣淬火裝置等是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓在線淬火工藝的必要而充分的條件。鋁合金擠壓在線淬火是一種先進(jìn)有效的工藝,可簡(jiǎn)化工藝流程、提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本,具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

論述了目前相關(guān)行業(yè)對(duì)鋁合金淬火爐的要求,描述了鋁合金淬火爐工作原理及基本結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)基礎(chǔ),同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)因?qū)︿X合金材料性能要求的提高,而對(duì)大型鋁合金淬火爐提出的新的技術(shù)參數(shù)要求和發(fā)展方向,對(duì)設(shè)計(jì)中存在的一些技術(shù)問題進(jìn)行了深入的探討,并結(jié)合大型鋁合金淬火爐實(shí)際安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn),對(duì)存在的問題給出一定的解決方案,從而對(duì)設(shè)備關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),逐步完善設(shè)備各方面性能。

較全面系統(tǒng)地論述了鋁合金擠壓在線淬火的基本原理與實(shí)現(xiàn)在線淬火的工藝條件,并列出了部分常用鋁合金的擠壓在線淬火工藝參數(shù)。錠坯的質(zhì)量與均勻化處理,擠壓前錠坯的預(yù)熱條件,合金的淬火敏感性及擠壓在線淬火的冷卻速度,先進(jìn)的精密水-霧-氣淬火裝置等,是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓在線淬火工藝的充分必要條件。鋁合金擠壓在線淬火是一種先進(jìn)有效的工藝,可簡(jiǎn)化工藝流程,提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本,具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

較全面系統(tǒng)地論述了鋁合金擠壓在線淬火的基本原理與實(shí)現(xiàn)在線淬火的技術(shù)要求。指出鋁合金的化學(xué)成分；錠坯的質(zhì)量與均勻化處理；擠壓前錠坯的預(yù)熱條件等是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓在線淬火工藝的必要而充分的條件。鋁合金擠壓在線淬火是一種先進(jìn)有效的工藝，可簡(jiǎn)化工藝流程、提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

大型軸承的試驗(yàn)主軸吊裝絲孔在試驗(yàn)裝置中作用是十分重要的,它關(guān)系到軸承試驗(yàn)后如何安全拆卸。因此,試件淬火前遺漏的加工問題在淬火后用常規(guī)的加工方法是無(wú)法解決的,而硬質(zhì)合金鉆頭在淬火件中起到其獨(dú)特的作用。

簡(jiǎn)介鋁合金在線水冷淬火設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成,以及6061鋁合金擠壓型材在線水冷淬火試驗(yàn)情況,型材經(jīng)水冷淬火后再經(jīng)人工時(shí)效處理,其力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。該設(shè)備投資少,運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)方便,有較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。

因?yàn)殇X和鋁合金特殊的物理及化學(xué)方面的性質(zhì),在社會(huì)的不同領(lǐng)域,都對(duì)此類合金有著一定的需求.同時(shí)也會(huì)對(duì)鋁和鋁合金又提出不同程度的不同方面的性質(zhì)需求.熱處理是一種比較出眾的金屬處理技術(shù),能夠在一定程度上提升鋁合金的各種物理性質(zhì).應(yīng)用鋁合金熱處理和鋁合金淬火爐,對(duì)鋁合金進(jìn)行更近一步的加工處理,使鋁合金能夠具備更多更優(yōu)秀的金屬性質(zhì),以滿足人們?cè)诎l(fā)展過程中對(duì)于鋁合金這種材質(zhì)的需求,這也是某些行業(yè)中不可缺少的材料優(yōu)化.

采用非線性有限元軟件msc.marc,結(jié)合淬火和預(yù)拉伸實(shí)驗(yàn),建立厚板淬火-預(yù)拉伸應(yīng)力預(yù)測(cè)模型時(shí),運(yùn)x射線衍射技術(shù)的層削測(cè)試方法驗(yàn)證了此模型。結(jié)果表明:應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)算吻合較好,其中淬火應(yīng)力平均偏差小于10%;有效的實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以對(duì)有限元預(yù)測(cè)模型的建立進(jìn)行改進(jìn)和檢驗(yàn);理想假設(shè)的存在使得預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際有所偏離,但應(yīng)力預(yù)測(cè)趨勢(shì)仍可有效揭示厚板的應(yīng)力演變規(guī)律。

鋁合金預(yù)拉伸厚板變形區(qū)域分為夾持區(qū)、過渡區(qū)和均勻區(qū)三個(gè)部分。在模擬厚板預(yù)拉伸變形過程基礎(chǔ)上,分析了各變形區(qū)域變形機(jī)理和應(yīng)力分布規(guī)律。夾持區(qū)變形不充分,導(dǎo)致殘余應(yīng)力不足60%,且內(nèi)部應(yīng)力分布復(fù)雜。過渡區(qū)殘余應(yīng)力沿拉伸方向分布不均勻,對(duì)不同尺寸板厚在不同拉伸工藝下的過渡區(qū)進(jìn)行分析說明,過渡區(qū)范圍與板厚度有關(guān),其范圍約為板厚的60%～70%。最后分析了均勻區(qū)應(yīng)力演變規(guī)律,探討了不同拉伸量和拉伸速度對(duì)不同尺寸厚板拉伸效果的影響,認(rèn)為拉伸量2.0%～2.5%可滿足較好的工藝要求。

通過工藝試驗(yàn),分析了淬火加熱溫度、淬火保溫時(shí)間等對(duì)2a50鋁合金擠壓型材力學(xué)性能和布氏硬度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,固溶淬火溫度控制在520℃,保溫時(shí)間根據(jù)型材厚度控制在40min以內(nèi),保證材料的加熱均勻度,可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高硬度的2a50鋁合金型材。

應(yīng)用ansys軟件對(duì)汽車保險(xiǎn)杠防撞梁進(jìn)行淬火數(shù)值模擬,分析了淬火過程中工件的溫度場(chǎng)、變形場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化情況,在淬火40s和60s兩個(gè)不同時(shí)間對(duì)工件的淬火性能進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:用常溫靜態(tài)水作為淬火介質(zhì)對(duì)鋁合金防撞梁的變形和應(yīng)力的影響不大,在淬火40s時(shí)雖然工件的溫度幾乎達(dá)到介質(zhì)溫度,但此時(shí)并未淬透,而淬火60s時(shí)工件已淬透,滿足該模型實(shí)際應(yīng)用的性能要求。

在分析旅游制品用鋁合金型材技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,依據(jù)鋁合金在線淬火的基本原理,確定了一種風(fēng)-水聯(lián)淬的漸進(jìn)式冷卻方式,介紹了這種淬火裝置的組成及結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了形成平面匯交水幕的噴淋水環(huán),提出根據(jù)在線淬火后型材表面溫度及斷面變形量對(duì)冷卻速度進(jìn)行控制的方案。經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)表明,該裝置較好解決了擠壓型材尤其是停頓區(qū)型材的硬度均勻和變形問題,為生產(chǎn)中小斷面鋁合金型材的企業(yè)提供了一種自動(dòng)控制冷卻速度、成本低、操作方便、實(shí)用的在線淬火裝置。

鋁合金厚板在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛,在厚板軋制淬火之后很容易出現(xiàn)變形等問題,直接的影響了整個(gè)厚板的成材率,對(duì)版型的控制以及矯直技術(shù)進(jìn)行了分析,旨在有效的解決鋁合金厚板變形問題,更好的發(fā)揮鋁合金厚板自身的價(jià)值與效能。

采用中斷淬火/時(shí)效處理獲得時(shí)間-溫度-性能(ttp)曲線,結(jié)合透射電鏡(tem)微觀組織研究了6061鋁合金的淬火敏感性。結(jié)果表明,6061鋁合金ttp曲線的鼻尖溫度約為340℃,中溫區(qū)(230~445℃)淬火敏感性較高,而高、低溫區(qū)淬火敏感性較低。合金在鼻尖溫度保溫過程中,粗大平衡相依附于富鐵相(alfesi)粒子不均勻形核析出,減小了基體中溶質(zhì)原子溶度,削弱了后續(xù)時(shí)效強(qiáng)化效果。適當(dāng)提高淬火敏感區(qū)的冷卻速率和降低高、低溫區(qū)的冷卻速率,這既可保證合金較佳的力學(xué)性能,又減小淬火應(yīng)力。

本文通過對(duì)系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)為角度,淺析了立式鋁合金淬火爐各部分功能。

某產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)系用30crmnsia、規(guī)格為φ95×7mm的無(wú)縫鋼管制造,長(zhǎng)為655mm。其熱處理調(diào)質(zhì)工藝原采用3~#錠子油作淬火介質(zhì),完全可以達(dá)到б——b≥1176mpa、δ_s≥7％、hrc40～44的技術(shù)指標(biāo),而且變形也小。但由于該零件是細(xì)長(zhǎng)筒形零件,每爐20～40件立放在井式電阻爐中加熱880～900℃,再

淬火工藝對(duì)冷激合金鑄鐵挺桿金相組織的影響

開展了新型7085鋁合金材料高溫拉伸試驗(yàn),得到了其基本性能參數(shù)與力學(xué)模型,運(yùn)用abaqus有限元軟件對(duì)7085鋁合金框梁結(jié)構(gòu)航空模鍛件淬火過程進(jìn)行了數(shù)值仿真,研究了淬火工藝參數(shù)與方式對(duì)殘余應(yīng)力分布規(guī)律的影響。研究表明:框梁結(jié)構(gòu)航空模鍛件淬火殘余應(yīng)力主要集中于腹板與筋板交匯處,呈現(xiàn)外壓內(nèi)拉的分布特點(diǎn);淬火溫度對(duì)殘余應(yīng)力有顯著影響,提高淬火溫度可有效降低殘余應(yīng)力;固溶溫度對(duì)淬火殘余應(yīng)力的影響較小,對(duì)于大尺寸框梁模鍛件,入水方式及轉(zhuǎn)移時(shí)間對(duì)淬火殘余應(yīng)力的影響甚微。

淬火殘余應(yīng)力可能造成工件淬后裂紋、削弱其疲勞強(qiáng)度以及造成其體積和形狀的變化。在需要進(jìn)行淬火處理的厚板結(jié)構(gòu)鋁合金零件中,這一情況尤為顯著。因此,對(duì)厚板鋁合金淬火過程進(jìn)行有限元模擬,預(yù)測(cè)其淬后殘余應(yīng)力大小及分布,具有十分重要的意義。本文運(yùn)用abaqus/standard軟件建立了2a12厚板鋁合金的淬火過程有限元模型,并用反傳熱算法確定了以聚乙撐二醇(pag)溶液作為淬火介質(zhì)時(shí)的換熱邊界條件。為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的可靠性,應(yīng)用x射線法對(duì)厚板淬火殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)量。模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有較高的精度。

利用msc.marc非線性有限元軟件建立了一個(gè)淬火-預(yù)拉伸模型,并利用該模型對(duì)7075鋁合金厚板進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明,對(duì)于7075鋁合金的最佳拉伸量為2.0%～2.5%,預(yù)拉伸后板內(nèi)殘余應(yīng)力降低幅度可達(dá)90%以上,且殘余應(yīng)力分布形式由淬火態(tài)的"m"型演變?yōu)轭A(yù)拉伸后的"w"型;隨著拉伸量的增加鋁板內(nèi)塑性變形合格的區(qū)域逐漸增加,可利用預(yù)拉伸中的等效應(yīng)力分布狀態(tài)確定鋸切區(qū)。若提供適當(dāng)?shù)臍堄鄳?yīng)力測(cè)試結(jié)果,利用有限元仿真模型可有效地揭示鋁合金厚板淬火-預(yù)拉伸內(nèi)部殘余應(yīng)力的演變規(guī)律。