某飞机旅客观察窗窗框锻件淬火过程仿真模拟研究

齐同街，吴道祥

（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）

0 前言

铝合金构件经固溶处理后，必须经过快速淬火才能避免脱溶析出，获得高过饱和度的固溶体，为时效提高合金的强度奠定基础[1]。一般来说，采用较快的淬火速率可以使材料达到较高的强度，获得强度与韧性的最佳组合。然而在淬火过程中，由于工件快速冷却，工件外表面与心部的冷却速度不一致，存在较大的温度梯度，使得材料冷却收缩不均匀，在工件中产生严重的淬火残余应力[2-4]。残余应力的存在会极大地影响工件的加工性能、疲劳寿命以及耐蚀性能等。

近年来，计算机数值模拟分析技术取得了迅猛的发展，通过数值模拟技术可以对合金构件淬火过程每一瞬时的温度场、应力场进行实时的计算与观测。本文通过采用数值模拟技术，探索某飞机旅客观察窗窗框锻件淬火过程残余应力大小、分布及规律，为后期的残余应力消减工艺奠定基础。

1 淬火过程数值模拟分析基本理论

1.1 假设条件

铝合金构件淬火是一个比较复杂的过程，影响因素众多，可抓主要矛盾简化问题，因此提出如下假设：（1） 构件各部分为连续均匀的且为各向同性材料；（2）由于热辐射传热机理研究尚不成熟，且热辐射在热量传递中的作用不大，主要考虑热对流传热过程；（3） 在淬火过程中工件各个表面与淬火介质同时接触，且假定淬火介质足够多，温度保持不变；（4） 铝合金不考虑相变和化学变化产生的应力对热应力影响，只考虑温度场引起的热应力变化。……