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鍛件殘余應(yīng)力場分析

文章來源：sjzwx 更新時間：2014-08-27 09:14:16

    通過對固溶、淬火以及冷壓縮過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了整個熱處理過程的殘余應(yīng)力分布，分別表示了固溶、淬火以及不同程度冷壓縮后的鍛件殘余應(yīng)力分布。

固溶處理后鍛件的殘余應(yīng)力分布所示，觀察可知，固溶處理后鍛件的殘余應(yīng)力基本消除，特別是棱邊的拉應(yīng)力基本消除，可以忽略。

 

    淬火后鍛件殘余應(yīng)力分布如所示，鍛件淬火后殘余應(yīng)力發(fā)生了很大變化，這是由于鍛件內(nèi)外溫降速率不同，鍛件中心區(qū)域溫度與表面相差很大，導(dǎo)致鍛件表面產(chǎn)生了較大的拉應(yīng)力。

 

    觀察可知，淬火后鍛件外表面殘留有拉應(yīng)力，長軸向端面的拉應(yīng)力稍小，為左右，而鍛件側(cè)面拉應(yīng)力稍大，比較發(fā)現(xiàn),淬火后鍛件表面殘留有較大的拉應(yīng)力，這會影響到后續(xù)熱處理過程和鍛件性能。

 

    淬火結(jié)束后對坯料進(jìn)行不同程度的冷壓縮變形處理，通過對冷壓縮過程的數(shù)值模擬，得到了不同冷壓縮量下的鍛件殘余應(yīng)力的分布規(guī)律,可以看出，鍛件冷壓縮后，淬火殘余的拉應(yīng)力基本消除，長軸向端面較小區(qū)域殘留著較大的壓應(yīng)力，其他區(qū)域殘留有非常小的應(yīng)力，這樣的應(yīng)力分布使高強(qiáng)鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕性能很強(qiáng)。可以看出，鍛件經(jīng)冷壓縮后，長軸向兩端面和側(cè)面都分布有壓應(yīng)力，各頂點處殘留有非常小的拉應(yīng)力，這樣的應(yīng)力分布可以有效地防止鍛件裂紋的產(chǎn)生，從而便于后續(xù)工藝的進(jìn)行。

 

    冷壓縮量下，鍛件與工模具之間摩擦作用明顯，并考慮上道工序變形鼓肚的影響，使得長軸向端面上壓應(yīng)力減小,拉應(yīng)力增大，同時在鍛件各頂點及其附近出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，這些拉應(yīng)力較大的區(qū)域在使用過程中更容易出現(xiàn)裂紋。

 

    通過以上分析，將鍛件固溶淬火后的冷壓縮量控制在比較合適，能夠達(dá)到消除淬火鍛件表面的拉應(yīng)力，并使鍛件大部分區(qū)域保留一定的有益壓應(yīng)力，從而能夠有效地抑制后續(xù)處理過程中的裂紋產(chǎn)生。