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锻件残余应力场分析

   日期:2014-10-29     浏览:236    评论:0    
核心提示:通过对固溶、淬火以及冷压缩过程进行数值模拟,得到了整个热处理过程的残余应力分布,分别表示了固溶、淬火以及不同程度冷压缩后

通过对固溶、淬火以及冷压缩过程进行数值模拟,得到了整个热处理过程的残余应力分布,分别表示了固溶、淬火以及不同程度冷压缩后的锻件残余应力分布。

固溶处理后锻件的残余应力分布所示,观察可知,固溶处理后锻件的残余应力基本消除,特别是棱边的拉应力基本消除,可以忽略。

淬火后锻件残余应力分布如所示,锻件淬火后残余应力发生了很大变化,这是由于锻件内外温降速率不同,锻件中心区域温度与表面相差很大,导致锻件表面产生了较大的拉应力。

观察可知,淬火后锻件外表面残留有拉应力,长轴向端面的拉应力稍小,为左右,而锻件侧面拉应力稍大,比较发现,淬火后锻件表面残留有较大的拉应力,这会影响到后续热处理过程和锻件性能。

 淬火结束后对坯料进行不同程度的冷压缩变形处理,通过对冷压缩过程的数值模拟,得到了不同冷压缩量下的锻件残余应力的分布规律,可以看出,锻件冷压缩后,淬火残余的拉应力基本消除,长轴向端面较小区域残留着较大的压应力,其他区域残留有非常小的应力,这样的应力分布使高强铝合金的抗应力腐蚀性能很强。可以看出,锻件经冷压缩后,长轴向两端面和侧面都分布有压应力,各顶点处残留有非常小的拉应力,这样的应力分布可以有效地防止锻件裂纹的产生,从而便于后续工艺的进行。

冷压缩量下,锻件与工模具之间摩擦作用明显,并考虑上道工序变形鼓肚的影响,使得长轴向端面上压应力减小,拉应力增大,同时在锻件各顶点及其附近出现较大的拉应力,这些拉应力较大的区域在使用过程中更容易出现裂纹。

通过以上分析,将锻件固溶淬火后的冷压缩量控制在比较合适,能够达到消除淬火锻件表面的拉应力,并使锻件大部分区域保留一定的有益压应力,从而能够有效地抑制后续处理过程中的裂纹产生。


 
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