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专利号: 2021112680557
申请人: 武汉科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铁的冶金
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于小试件的真空气淬实验方法,其特征在于所述的用于小试件的真空气淬实验方法是:

步骤1、对真空气淬炉的下述部位进行测量:真空气淬炉内腔的直径和深度,气流进口的数量,各气流进口的尺寸和各气流进口间的距离,气流出口的尺寸和气流出口在真空气淬炉内腔的位置,测温电偶的外形尺寸和测温电偶在真空气淬炉内腔的位置;

测量温控装置的外形尺寸和统计温控装置上的阀门数量和排布方式;

步骤2、确定有限元模拟实验的技术参数:小试件的材质,真空气淬炉内初始温度,小试件的初始温度,小试件的等温温度,淬火气体的种类,真空气淬炉内气压随淬火时间的变化数据;

步骤3、制定实验方案:

温控装置的顶板阀门关于B1区对称开启,开启方式有三种:B1区开启,A1区和C1区开启,A1区、B1区和C1区同时开启;

温控装置的两侧侧板阀门始终为对称开启,对称开启的方式有七种:A2区开启,B2区开启,C2区开启,A2区和B2区开启,A2区和C2区开启,B2区和C2区开启,A2区、B2区和C2区同时开启;

依据温控装置中的顶板阀门开启的任一种方式与两侧侧板阀门开启的任一种方式的组合为其中的一种实验方案,实验方案共3×7=21种,具体实验方案中的实验方案1~实验方案21如表1所示;

表1 具体实验方案

步骤4、根据步骤1测量与统计的数据和步骤3制定的实验方案,对实验方案1采用有限元模拟软件ansys workbanch对真空气淬炉、测温电偶、温控装置和小试件分别进行有限元模拟的模型建立和网格划分;

步骤5、根据步骤2确定的有限元模拟实验的技术参数,先对步骤4中建立的模型进行边界条件设定;再采用fluent程序进行计算和迭代,得到实验方案1的真空气淬实验的有限元模拟结果;

步骤6、对实验方案1的真空气淬实验的有限元模拟结果进行模拟实验数据的提取:选取距离小试件模型的上表面中心下方10mm处的单元为小试件模型单元,选取距离测温电偶模型的下表面中心上方10mm处的单元为测温电偶模型单元;在小试件模型单元提取的温度数据为小试件温度,在测温电偶模型单元提取的温度数据为真空气淬炉内温度,记录小试件温度和真空气淬炉内温度随时间变化的模拟实验数据;记录模拟实验数据的范围:从步骤2中的小试件初始温度到小试件等温温度;

步骤7、按照步骤4~步骤6所述方法,依次对实验方案2~实验方案21分别进行有限元模拟和模拟实验数据的提取;

步骤8、分别求出实验方案1~实验方案21所提取的模拟实验数据中的真空气淬炉内温度和小试件温度差的绝对值的平均值,所有实验方案中的所述平均值最小的方案为最优方案;

步骤9、对所述最优方案中各个时间点的真空气淬炉内温度和小试件温度的差值采用matlab软件进行拟合,得到关于真空气淬炉内温度和小试件温度的差值的时间模型;

使用所述时间模型,得到真空气淬炉内温度和小试件温度的差值大于35℃所对应的时间,当所述时间大于小试件的等温温度时所对应的时间即为真空气淬炉内风机的停止时间;

所述温控装置的结构为由顶板、两侧侧板和底板围成的方筒状,顶板和两侧侧板分别均匀地设有n排阀门,每排阀门的中心连线与温控装置的轴线平行;每排阀门均匀地设有n个阀门,n为2~5的自然数;

所述温控装置顶板阀门区域的划分:顶板阀门每1~3排阀门划分为一个区,温控装置的顶板阀门由左向右依次划分为A1区、B1区和C1区,其中A1区和C1区关于B1区对称设置;

所述温控装置两侧侧板阀门区域的划分:两侧侧板阀门每1~3排阀门划分为一个区,温控装置的两侧侧板阀门由上向下依次划分为A2区、B2区和C2区,其中A2区和C2区关于B2区对称设置。

2.根据权利要求1所述用于小试件的真空气淬实验方法,其特征在于所述小试件为真空气淬实验用试件的总量小于真空气淬炉容积的20%且横截面积小于100mm×100mm的试件。