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。http://www.ivcve.cn
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