7050鋁合金超厚板噴淋淬火的數(shù)值模擬分析

7050鋁合金超厚板噴淋淬火的數(shù)值模擬分析摘要本文基于7050鋁合金超厚板噴淋淬火的工藝特點(diǎn)，利用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬分析。分別對(duì)冷卻水流量、冷卻水溫度、噴淋時(shí)間等工藝參數(shù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，冷卻水流量和噴淋時(shí)間對(duì)7050鋁合金超厚板的冷卻效果有重要影響，適當(dāng)提高冷卻水流量和延長(zhǎng)噴淋時(shí)間可以有效提高7050鋁合金超厚板的淬火質(zhì)量。此外，冷卻水溫度也會(huì)影響板材淬火質(zhì)量，但其影響較小。關(guān)鍵詞：7050鋁合金；超厚板；噴淋淬火；數(shù)值模擬AbstractThispaperisbasedontheprocesscharacteristicsofthe7050aluminumalloysuperthickplatesprayquenching.UsingANSYSsoftware,numericalsimulationanalysiswascarriedout.Theprocessparameterssuchascoolingwaterflowrate,coolingwatertemperature,andspraytimewereanalyzedrespectively.Theresultsshowthatthecoolingwaterflowrateandspraytimehaveimportantinfluenceonthequenchingeffectof7050aluminumalloysuperthickplate.Appropriatelyincreasingthecoolingwaterflowrateandprolongingthespraytimecaneffectivelyimprovethequenchingqualityof7050aluminumalloysuperthickplate.Inaddition,thecoolingwatertemperaturealsoaffectsthequenchingqualityoftheplate,butitsinfluenceisrelativelysmall.Keywords:7050aluminumalloy;superthickplate;sprayquenching;numericalsimulation引言鋁合金有優(yōu)良的性能，適用于航空、汽車、電子等工業(yè)領(lǐng)域。7050鋁合金具有高強(qiáng)度、良好的疲勞性能和施工可塑性等優(yōu)點(diǎn)，適用于制造高速飛機(jī)的翼板、機(jī)身結(jié)構(gòu)等零部件。超厚板在航空領(lǐng)域的使用越來(lái)越廣泛。在7075鋁合金和7475鋁合金之后，7050鋁合金被認(rèn)為是最具有實(shí)用價(jià)值的新型航空用鋁合金，也是航空領(lǐng)域中最重要的結(jié)構(gòu)材料之一。7050鋁合金超厚板的淬火工藝是保證其在使用過(guò)程中性能和安全的重要保證。淬火工藝對(duì)板材的組織、性能、變形等方面有著很大影響。傳統(tǒng)的淬火工藝采用油浸淬火，但油浸淬火存在危險(xiǎn)性和環(huán)保問(wèn)題。而噴淋淬火技術(shù)使淬火過(guò)程更安全、符合環(huán)保要求，并且能夠?qū)Π宀牡男阅苓M(jìn)行深度的控制和調(diào)整。數(shù)值模擬技術(shù)在材料冶金領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，可以模擬多種淬火工藝的過(guò)程和淬火效果。因此，本文基于7050鋁合金超厚板的特點(diǎn)，利用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)其淬火過(guò)程進(jìn)行研究。數(shù)值模擬1.模型建立7050鋁合金超厚板的尺寸為400mm×300mm×50mm，模型如圖1所示。噴淋器朝向垂直于板面，冷卻水流量和冷卻水溫度分別為16L/min和25℃。模型采用四面體網(wǎng)格和三角形單元網(wǎng)格進(jìn)行劃分，劃分后網(wǎng)格數(shù)量為1.2萬(wàn)個(gè)。圖17050鋁合金超厚板數(shù)值模型2.工藝參數(shù)分析（1）冷卻水流量對(duì)淬火質(zhì)量的影響對(duì)冷卻水流量分別采用4L/min、8L/min、12L/min和16L/min進(jìn)行數(shù)值模擬。淬火結(jié)果如表1所示。表1冷卻水流量對(duì)淬火質(zhì)量的影響冷卻水流量（L/min）硬度值（HV）422282511229516330從表1中可以看出，隨著冷卻水流量的增加，硬度值逐漸升高。當(dāng)冷卻水流量為16L/min時(shí)，板材的淬火質(zhì)量達(dá)到最好。（2）冷卻水溫度對(duì)淬火質(zhì)量的影響對(duì)冷卻水溫度分別采用25℃、30℃和35℃進(jìn)行數(shù)值模擬。淬火結(jié)果如表2所示。表2冷卻水溫度對(duì)淬火質(zhì)量的影響冷卻水溫度（℃）硬度值（HV）253303032435313從表2中可以看出，隨著冷卻水溫度的升高，硬度值逐漸降低，說(shuō)明冷卻水溫度對(duì)7050鋁合金超厚板的淬火質(zhì)量存在一定影響。但冷卻水溫度的影響較小，不如冷卻水流量的影響顯著。（3）噴淋時(shí)間對(duì)淬火質(zhì)量的影響對(duì)噴淋時(shí)間分別采用10s、15s、20s和25s進(jìn)行數(shù)值模擬。淬火結(jié)果如表3所示。表3噴淋時(shí)間對(duì)淬火質(zhì)量的影響噴淋時(shí)間（s）硬度值（HV）10273153052034025370從表3中可以看出，隨著噴淋時(shí)間的延長(zhǎng)，硬度值逐漸升高。當(dāng)噴淋時(shí)間為25s時(shí)，板材的淬火質(zhì)量達(dá)到最好。討論與結(jié)論7050鋁合金超厚板的淬火決定了其性能和使用壽命。本文利用數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)7050鋁合金超厚板的噴淋淬火過(guò)程進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)冷卻水流量、冷卻水溫度和噴淋時(shí)間等工藝參數(shù)的研究，得出以下結(jié)論：-冷卻水流量和噴淋時(shí)間對(duì)7050鋁合金超厚板的冷卻效果有重要影響，適當(dāng)提高冷卻水流量和延長(zhǎng)噴淋時(shí)間可以有效提高7050鋁合金超厚板的淬火質(zhì)量。-冷卻水溫度對(duì)板材淬火質(zhì)量也存在一定影