大型鋁合金構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力分析及其消除工藝研究.pdf

1、大型7050鋁合金長(zhǎng)緣條構(gòu)件經(jīng)過(guò)最后一道固溶時(shí)效熱處理工藝，可以大幅提高構(gòu)件的力學(xué)性能，但該工藝的淬火過(guò)程引入較大的殘余應(yīng)力，嚴(yán)重降低構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性和使用壽命。因此，如何控制并消除大型鋁合金構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力是一個(gè)值得關(guān)注的課題。論文研究了不同淬火溫度對(duì)7050鋁合金組織的影響，進(jìn)行了材料熱膨脹系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，為數(shù)值分析模型提供可靠的材料參數(shù)。建立了淬火過(guò)程數(shù)值模型，借助ABAQUS軟件，分析了構(gòu)件淬火過(guò)程溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。

2、模擬結(jié)果表明，淬火過(guò)程中，構(gòu)件表面應(yīng)力經(jīng)歷了先拉后壓的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，而其內(nèi)部則經(jīng)歷了先壓后拉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，最終在構(gòu)件表面殘留較大的壓應(yīng)力。尤其在腹板和筋板交匯的表面圓角處，殘留的壓應(yīng)力更大，而在構(gòu)件心部殘留較大的拉應(yīng)力。且淬火后構(gòu)件發(fā)生了翹曲、收縮變形。
　　研究了淬火工藝參數(shù)（介質(zhì)水溫、淬火溫度、淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間）對(duì)構(gòu)件殘余應(yīng)力及變形的影響規(guī)律。研究表明，介質(zhì)水溫對(duì)殘余應(yīng)力及變形的影響最大，當(dāng)介質(zhì)水溫從25℃增加到80℃時(shí)，殘余應(yīng)力最大值

3、減小了52％；淬火溫度由465℃提高到495℃時(shí)，殘余應(yīng)力最大值提高了17%。進(jìn)一步分析比較了1.5%、2.5%、4%的模壓量下構(gòu)件殘余應(yīng)力的消除水平。當(dāng)施加1.5%的壓縮量時(shí)，構(gòu)件表面及心部殘余應(yīng)力消除效果均不明顯；當(dāng)壓縮量增加至2.5%時(shí)，殘余應(yīng)力最大消除量達(dá)到了90%，消除效果較好；繼續(xù)增大壓縮量至4%，殘余應(yīng)力消除水平未明顯提高，反而引入了新的殘余應(yīng)力。因此，選擇2.5%的壓縮量較合適。
　　為了驗(yàn)證大型長(zhǎng)緣條構(gòu)件淬火殘余