金属热处理

作者：乔达, 卞祥德, 付经伦, 丁林超, 王同, 陆文林

单位：1.中国科学院 工程热物理研究所 先进燃气轮机实验室,北京 100190; ；2.中国科学院大学 航空宇航学院,北京 100049; ；3.中国科学院 轻型动力创新研究院,北京 100190; ；4.中国科学院 工程热物理研究所 先进能源动力重点实验室,北京 100190; ；5.北京机电研究所有限公司,北京 100083

关键词：热氢处理炉,仿真分析,氢脆,热应力

基金：“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2019ZX04017001)

采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000 ℃时,炉胆外壁面温度只有200~350 ℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25 ℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300 ℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。

来源：2021年第1期

《金属热处理》期刊编辑部

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