鍛件殘余應力場分析

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行數值模擬，得到了整個熱處理過程的殘余應力分布，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力分布。

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

 

    淬火后鍛件殘余應力分布如所示，鍛件淬火后殘余應力發生了很大變化，這是由于鍛件內外溫降速率不同，鍛件中心區域溫度與表面相差很大，導致鍛件表面產生了較大的拉應力。

 

    觀察可知，淬火后鍛件外表面殘留有拉應力，長軸向端面的拉應力稍小，為左右，而鍛件側面拉應力稍大，比較發現,淬火后鍛件表面殘留有較大的拉應力，這會影響到后續熱處理過程和鍛件性能。

 

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

 

    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力減小,拉應力增大，同時在鍛件各頂點及其附近出現較大的拉應力，這些拉應力較大的區域在使用過程中更容易出現裂紋。

 

    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，能夠達到消除淬火鍛件表面的拉應力，并使鍛件大部分區域保留一定的有益壓應力，從而能夠有效地抑制后續處理過程中的裂紋產生。