閉式淬火槽流場的模擬與分析.pdf

1、淬火槽是實現(xiàn)熱處理生產(chǎn)過程的重要設(shè)備之一，伴隨著熱處理技術(shù)的不斷進(jìn)步以及嚴(yán)格的熱處理質(zhì)量、安全和環(huán)保的要求，淬火槽也逐步朝著多功能和自動化方向不斷發(fā)展。優(yōu)質(zhì)的淬火槽不但要求槽內(nèi)介質(zhì)具有一定的流動速度，達(dá)到一定的冷卻能力，還要求流速分布盡量均勻，以減少淬火畸變和開裂的危害。由于淬火槽的開放性，槽內(nèi)介質(zhì)處于湍流狀態(tài)以及測量手段的缺失，對淬火過程分析存在很大的困難，所以通過數(shù)值模擬的方法了解淬火槽內(nèi)介質(zhì)的流場分布情況，研究不同因素對介質(zhì)流場分

2、布的影響，對于提高淬火工件的質(zhì)量和淬火工藝設(shè)計有著重要的應(yīng)用價值。
　　本文以帶閉式攪拌裝置的淬火槽為研究對象，根據(jù)淬火槽的具體結(jié)構(gòu)和尺寸，利用Pro/Engineer5.0對淬火槽建模，進(jìn)而利用ANSYS Workbench平臺下的流體力學(xué)仿真軟件Fluent對建立好的淬火槽進(jìn)行網(wǎng)格劃分、建模并模擬計算，對模擬結(jié)果進(jìn)行后處理可視化分析，得到了在安裝均流裝置前后流場的分布情況，不同入口速度下淬火槽內(nèi)有效淬火區(qū)的變化，同時也分析了不

3、同溫度的QA55淬火油和不同濃度的CaCl2水溶液對淬火槽的作用以及加載工件后的淬火槽流場的變化。
　　（1）通過對加均流裝置前后兩種情況下的淬火槽流場模擬結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，加均流裝置前淬火槽流場大范圍呈渦流狀分布，加載均流裝置之后流場的有效淬火區(qū)域擴(kuò)大，流場內(nèi)淬火介質(zhì)的流速分布均勻，通過研究淬火槽均流裝置對流場均勻性的影響，為進(jìn)一步分析淬火槽流場打下基礎(chǔ)。
　?。?）在邊界條件中設(shè)置水、淬火油以及CaCl2水溶液這三種淬火介質(zhì)

4、的不同入口速度，發(fā)現(xiàn)提高淬火槽的入口速度不能改變流場總的分布規(guī)律，但在局部可以減小渦流分布的區(qū)域，過大的入口速度會使淬火槽底部的淬火介質(zhì)的流速差增大，增加了流場分布的不均勻性，通過對模擬結(jié)果的研究以及實驗分析得到較為合適的入口速度。QA55淬火油由于自身的運動粘度的影響使淬火槽流場內(nèi)的渦流區(qū)域增大，增加淬火油的溫度會使其運動粘度值降低而有利于其流動，拓寬淬火槽的有效淬火區(qū)域，但增大CaCl2水溶液的濃度會使淬火槽內(nèi)的渦流區(qū)域也有所增大。