6061铝合金带筋圆管在线淬火模拟分析

《6061铝合金带筋圆管在线淬火模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、《铝／JnT》2013年第6期总第215期学术综论6061铝合金带筋圆管在线淬火模拟分析李彩文’，杨双强’，谭法明’，陈彬(1。佛山市鸿金源铝业制品有限公司。广东佛山528313；2．中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南长沙410083)摘要：通过喷水淬火实验获得6061铝合金的冷却曲线，结合数值计算方法获得材料的在线淬火换热系数，运用ABAQUS有限元软件对带筋圆管在线淬火过程进行了动态模拟。结果表明：在淬火开时阶段，换热系数较小，随着淬火温度降低，换热系数逐渐增大至峰值2kW／m℃，随后又逐渐减小；在圆管筋部外边缘处冷

2、却最快，型材内表面与筋的连接处冷却最慢；淬火开始2s内型材的整体温差近100~C，随后温差显著减小，型材各部分的温度趋于均匀；淬火初始阶段，管外壁及筋外壁表现为拉应力，管内壁和筋内壁表现为压应力，随着淬火的进行，压应力和拉应力互相转变，最大拉应力和压应力分别为21．7MPa和28．7MPa。关键词：6061铝合金；淬火；带筋圆管；温度场；应力场；ABAQUS中图分类号：TG166，TG115．22+2．2文献标识码：A文章编号：1005—4898(2013)06—0010—05doi：10．3969／j．ssn．1005—4898．201

3、3．060前言管材的淬火过程，分析了管材淬火过程中的温度6061铝合金属于AI—Mg—Si系，其特点是有场和应力场，为铝合金型材在线淬火工艺的制定中等强度，良好的塑性，优良的可焊性和耐腐蚀提供了依据。性，已大量用于大型复杂截面铝合金建筑型材和1实验研究工业型材的生产】。大型复杂截面铝型材由于壁厚不同、形状不同(尤其是非对称形状)，在线1．1淬火实验淬火冷却过程中，往往会造成型材横向、纵向上为获得合金淬火过程中的表面换热系数，实的冷却强度差异，导致型材产生翘曲、扭曲等变验采用我公司生产的6061铝合金，其化学成分如形、，影响型材的性能和尺寸

4、精度，降低成材表1所示。试样形状及尺寸如图l所示。：fLA和：fEB率。为预测大型复杂截面铝型材在线淬火过程中用于安放热电偶以便于温度采集。实验采用25℃的温度及应力的分布情况，本文通过ABAQUS有限的循环水为淬火介质，所得冷却曲线如图2所示。元软件，结合淬火端面换热系数】，模拟了带筋圆表1试验材料6061铝合金化学成分(％)siMgFeCuMnCrZnTiAl0．62-0．670．95～1．O0≤0．350．17-0．210．10~0．150．05-0．10≤0．050．02-0．05Ba1．作者简介：李彩文(1985～)，女，汉，广

5、东佛山，中南大学材料学院硕士研究生毕业收稿日期：2013—07—28李彩文，等T：●606』1铝合金带筋圆管在线淬火模拟分析学术综论hw-关系曲线如图3所示。1．3有限元模拟图1淬火试样1＼赠温度／℃图36061铝合金淬火端面换热系数曲线应用abaqus／standard软件，通过热力耦合模时l1日J／s式对型材淬火过程进行模拟。鉴于型材轴向冷却图26061铝合金淬火冷却曲线的一致性，也为缩短模拟时间，本文采用2D有限1．2换热系数元模型，模型尺寸与实际型材对应如图4所示。换热系数为淬火模拟过程中的关键参数，根模型单元体类型为据前期研究成

6、果一l，其计算过程如下：CPE4T，并选择合适To(t)=2(f)一(f)+兰[(f+△f)一(f)】(1)的尺寸对其进行网格式中：划分。材料物理参数为端面中心点在t时刻温度；为实测如表2所示，表3为合A点在t时刻温度；为实NB点在t时刻温度；金不同温度下的屈服T,(t+AO为实测A点在t+At时刻温度。强度。实验试样设计的长宽比为3：l，满足一维传热模式的要求，可将其视为半无限长固体。通过一维非稳态热传导微分方程及差分法可得：试样冷却过程t时刻，表面温度与换热系数h的关系如式(2)：矗-X式中，为喷水的温度(℃)。将A、B两点的数据代人

7、式(1)即可反求出端面温度，再按式(2)可反求出端面换热系数h，图4型材及其有限元模型表26061铝合金的材料参数热导率／W·m～·~E／kg·m比热容／J·kg～·℃线膨胀系数杨氏模量／Pa泊松比18027008961e一54e+100-35《铝加工》2013年第6期总第215期学术综论／信息报道4结论拟CAD／CAM与制造业信息化，2001(6)：83—84[2】刘静安．铝合金大型挤压材生产现状及应用前景[J]．轻合通过ABAQUS有限元软件，结合淬火端面换热金加工技术，2005，(04)系数，模拟了带筋圆管的淬火过程，结论如下：[3

8、]高玉魁，张志刚．残余应力的测量与模拟分析方法[J]．失效分析与预防，2009，4(4)：251—254(1)在淬火开时阶段，换热系数较小，随着淬f4】董长佳，王明坤，孙协涛．降低6061宽厚