【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及支承輥鍛件的熱處理，尤其涉及一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法。
技術(shù)介紹
1、為了達到支承輥鍛件的服役性能的要求，鍛造后的支承輥鍛件需要進行熱處理，其中調(diào)質(zhì)熱處理是其中的一種，其包括淬火和高溫回火過程。支承輥鍛件回火的目的是調(diào)整組織、減少或消除淬火應(yīng)力，提高韌性和塑性，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合，滿足不同的性能要求。支承輥鍛件的回火熱處理的時間一般很長，這造成設(shè)備周轉(zhuǎn)率低、能源消耗高、產(chǎn)品成本高、市場競爭力低的問題。
2、目前，支承輥鍛件的回火熱處理工藝的制定主要依靠經(jīng)驗，輔以部分的物理實驗和仿真計算，也有結(jié)合機器學(xué)習(xí)的算法的。但現(xiàn)有的方法存在以下問題：1）物理實驗并沒有結(jié)合支承輥鍛件的熱處理工藝開展，并不能反映出支承輥鍛件不同位置處的溫度、組織及性能的分布情況，另外若單純利用物理實驗的手段優(yōu)化回火工藝，其工作量大、耗時長，結(jié)果可能也不夠全面；2）有限元仿真的方法沒有建立起合理的回火過程的蠕變模型，由于回火時支承輥組織從表面到心部是不同的，從表面到心部的組織分別為馬氏體、貝氏體、珠光體，并且不同載荷的蠕變的程度也是不同的，因回火過程中的組織、碳化物析出、應(yīng)力等的變化比較復(fù)雜，目前沒有比較好的數(shù)學(xué)模型來描述回火過程，而回火過程的殘余應(yīng)力的預(yù)測方面，目前成熟的商業(yè)軟件不能進行回火過程中考慮不同組織、不同載荷下的蠕變模型的殘余應(yīng)力的模擬；3）利用機器學(xué)習(xí)的方法預(yù)測工藝或性能的，其需要大量的實際生產(chǎn)的樣本數(shù)據(jù)來進行支撐，目前報道的預(yù)測工藝參數(shù)為淬火溫度和回火溫度，沒有涉及到
3、綜上，目前尚無全面、準確的支承輥鍛件的回火熱處理工藝參數(shù)的確定方法以優(yōu)化回火熱處理工藝參數(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于上述的分析，本專利技術(shù)旨在提供一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，用以解決現(xiàn)有方法確定回火時間過長、準確性差等問題中至少一個。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，包括如下步驟：
4、步驟s1：測試支承輥調(diào)質(zhì)熱處理過程中所涉及的各個組織的熱物性參數(shù)和組織轉(zhuǎn)變參數(shù)，建立支承輥調(diào)質(zhì)過程的有限元模型，進行溫度-組織的耦合模擬；
5、步驟s2：根據(jù)溫度-組織的耦合模擬結(jié)果，提取回火過程中輥身心部隨時間變化的溫度曲線，并與回火工藝進行對比，得到輥身心部的溫度低于回火工藝保溫溫度5℃的保溫時間，記作t1；
6、步驟s3：分別繪制支承輥表面、次表面和心部位置隨回火保溫時間變化的硬度曲線，并進行歸一化處理，得到硬度穩(wěn)定的最短回火保溫時間，記作t2；
7、步驟s4：分別繪制支承輥調(diào)質(zhì)熱處理過程中的馬氏體、貝氏體和珠光體組織不同載荷條件下的應(yīng)力松弛曲線，并進行歸一化處理，分別得到所述的馬氏體、貝氏體和珠光體組織殘余應(yīng)力穩(wěn)定的最短回火保溫時間，分別記作t31、t32和t33，取t31、t32和t33中的最大值記作t3；
8、步驟s5：優(yōu)化后的支承輥的回火保溫時間記作t，t=t1+max（t2，t3）。
9、進一步地，步驟s1中，所述的組織包括馬氏體、貝氏體、珠光體、回火馬氏體、貝氏體回火組織，所述的熱物性參數(shù)包括密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)，組織轉(zhuǎn)變參數(shù)指各組織轉(zhuǎn)變模型中涉及的參數(shù)。
10、進一步地，步驟s1中，所述的有限元模型為支承輥淬火-回火模型。
11、進一步地，步驟s3中，所述的硬度穩(wěn)定的最短回火保溫時間為歸一化硬度隨回火保溫時間的變化率＜1%的最短時間。
12、進一步地，步驟s3具體包括：
13、步驟s31：根據(jù)步驟s1中建立的有限元模型，分別提取支承輥調(diào)質(zhì)過程中輥身表面、次表面和心部位置的溫度曲線；
14、步驟s32：利用實驗樣品按照步驟s31得到的溫度曲線進行調(diào)質(zhì)熱處理實驗，并在回火保溫的不同階段取樣，進行硬度測試；
15、步驟s33：分別繪制輥身表面、次表面和心部隨回火保溫時間變化的硬度曲線，進行歸一化處理，得到歸一化硬度隨回火保溫時間的變化率＜1%的最短時間，記作t2。
16、進一步地，步驟s4具體包括：
17、步驟s41：根據(jù)步驟s1中建立的有限元模型，分別提取支承輥調(diào)質(zhì)過程中輥身表面、次表面和心部的溫度曲線；
18、步驟s42：利用實驗樣品按照步驟s41得到的溫度曲線進行調(diào)質(zhì)熱處理實驗，并在回火保溫開始前的階段取樣，然后進行應(yīng)力松弛實驗；
19、步驟s43：分別繪制輥身表面、次表面和心部在不同應(yīng)力水平下隨回火保溫時間變化的應(yīng)力松弛曲線，進行歸一化處理，得到歸一化的應(yīng)力值≤30%和變化率＜1%兩者中的最大值為最短時間，記作t3。
20、進一步地，步驟s3具體包括：
21、步驟s31'：根據(jù)cct曲線，控制實驗樣品的冷卻速度，得到實際生產(chǎn)中支承輥所包含的不同組織；
22、步驟s32'：對步驟s31'得到的不同組織分別進行不同回火保溫時間的熱處理實驗，并在回火保溫的不同階段取樣，進行硬度的物理測試；
23、步驟s33'：分別繪制不同組織隨回火保溫時間變化的硬度曲線，進行歸一化處理，得到歸一化硬度隨回火保溫時間的變化率＜1%的最短時間，記作t2。
24、進一步地，不同組織包括馬氏體、貝氏體和珠光體.
25、進一步地，步驟s4具體包括：
26、步驟s41'：根據(jù)cct曲線，控制實驗樣品的冷卻速度，得到實際生產(chǎn)中支承包含的不同組織；
27、步驟s42'：對步驟s41'得到的不同組織分別進行回火保溫溫度下的應(yīng)力松弛實驗；
28、步驟s43'：分別繪制不同組織隨回火保溫時間變化的應(yīng)力松弛曲線，進行歸一化處理，歸一化的應(yīng)力數(shù)值≤30%和變化率＜1%兩者中的最大值為最短時間，記作t3。
29、進一步地，不同組織包括馬氏體、貝氏體和珠光體。
30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：
31、（1）本專利技術(shù)的方法綜合溫度、組織及殘余應(yīng)力的變化來優(yōu)化支承輥的回火保溫時間，殘余應(yīng)力的降低或穩(wěn)定時間是根據(jù)不同組織的應(yīng)力松弛曲線來判斷的，而非通過蠕變過程的有限元模擬得到；本專利技術(shù)針對不同的組織、載荷的條件的應(yīng)力松弛程度的判斷方法，即將應(yīng)力松弛曲線歸一化，該方法可直接重復(fù)用于同材質(zhì)的不同規(guī)格、不同工藝參數(shù)的支承輥的回火保溫時間的優(yōu)化，本專利技術(shù)的方法與傳統(tǒng)依靠經(jīng)驗的方法相比確定回火時間更短，與蠕變的模型有限元分析更加準確。
32、（2）利用本專利技術(shù)的方法可以大大縮短支承輥鍛件回火時間，進而大幅度降低產(chǎn)品的制造成本；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S1中，所述的組織包括馬氏體、貝氏體、珠光體、回火馬氏體、貝氏體回火組織，所述的熱物性參數(shù)包括密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)，組織轉(zhuǎn)變參數(shù)指各組織轉(zhuǎn)變模型中涉及的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S1中，所述的有限元模型為支承輥淬火-回火模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S3中，所述的硬度穩(wěn)定的最短回火保溫時間為歸一化硬度隨回火保溫時間的變化率＜1%的最短時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S3具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S4具
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S3具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，不同組織包括馬氏體、貝氏體和珠光體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟S4具體包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，不同組織包括馬氏體、貝氏體和珠光體。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟s1中，所述的組織包括馬氏體、貝氏體、珠光體、回火馬氏體、貝氏體回火組織，所述的熱物性參數(shù)包括密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)，組織轉(zhuǎn)變參數(shù)指各組織轉(zhuǎn)變模型中涉及的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟s1中，所述的有限元模型為支承輥淬火-回火模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元模型優(yōu)化支承輥鍛件調(diào)質(zhì)過程的回火保溫時間的方法，其特征在于，步驟s3中，所述的硬度穩(wěn)定的最短回火保溫時間為歸一化硬度隨回火保溫時間的變化率＜1%的最短時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊康，張雪姣，吉曉霞，韓興，李晗，
申請(專利權(quán))人：天津重型裝備工程研究有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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