(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210791225.8 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 江麓机电集团有限公司 地址 411100 湖南省湘潭市雨湖区解 放北 路四号 (72)发明人 蒋亦舟　陈建文　刘克　袁伍丰　 朱旭　王鑫铭　何洪　 (74)专利代理 机构 成都弘毅天承知识产权代理 有限公司 5123 0 专利代理师 罗容 (51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01K 1/143(2021.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种测定压力淬火冷却过程中界面换热系 数的方法 (57)摘要 本发明公开了一种测定压力淬火冷却过程 中界面换热系数的方法， 涉及界面换热系数确定 技术领域， 解决在不同油流量、 不同压力、 近密闭 空间中高温淬火过程中界面换热系数难以确定， 导致模拟预测准确性较差的技术问题， 本发明的 方法包括： 工件表面加工出安装槽， 将热电偶固 定在安装槽内并连接到温度采集装置上； 工件放 入加热炉中加热， 使工件完全奥氏体化； 工件放 入压力淬火床上进行压力淬火， 工件的近表面温 度变化数值传递给温度采集模块； 基于反传热计 算得到工件在压力淬火时的界面换热系数； 将界 面换热系数用于有限元模拟， 对界面换热系数进 行校验； 本发明可测得在不同油流量、 不同压力、 近密闭空间中高温淬火过程中界面换热系数， 且 准确性高。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115236124 A 2022.10.25 CN 115236124 A 1.一种测定 压力淬火 冷却过程中界面换 热系数的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 在工件表面加工出安装槽， 将热电偶固定在安装槽内， 并将热电偶连接到温度采集 装置上； S2、 把工件放入加热炉中进行加热， 使工件完全奥氏体化； S3、 迅速将工件放入压力淬火床上进行压力淬火， 在冷却过程中热电偶将工件的近表 面温度变化数值传递给温度采集模块， 并对数据进行读取和保存； S4、 基于反传热计算对采集到的温度数据进行处理， 进而得到工件在压力淬火时的界 面换热系数； S5、 将得到的界面换热系数用于有限元模拟， 模拟工件在压力淬火冷却过程的温度场、 组织场和位移场变化， 并且与实验测得的温度、 组织、 位移进行对比， 如果存在温度计算结 果与实测温度的平均偏差值大于10℃、 组织计算结果与 实测结果相差值大于15％、 变形量 的偏差值大于0.5mm这三种情况的任意一种， 则重复步骤S4， 进行界面换热系数修正和校 验， 直到模拟计算结果与实验测得值结果吻合良好 为止。 2.根据权利要求1所述的一种测定压力淬火冷却过程中界面换热系数的方法， 其特征 在于， 所述 安装槽为 直径1mm的孔， 孔的深度为2 ‑8mm。 3.根据权利要求1所述的一种测定压力淬火冷却过程中界面换热系数的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S2中， 加热温度为80 0℃。 4.根据权利要求1所述的一种测定压力淬火冷却过程中界面换热系数的方法， 其特征 在于， 所述的压力淬火是在格里森淬火压床上进行的， 淬火过程中淬火介质为油。 5.根据权利要求1所述的一种测定压力淬火冷却过程中界面换热系数的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S5具体为： 将得到的界面换热系数用于有限元模拟计算， 模拟工件在压力淬火冷却过程的温度场 变化， 并且与实测值进行对比， 当计算的各个时刻温度变化值与实测温度变化相 差平均值 小于10℃， 则模拟组织场变化， 若不符合， 则重复步骤S4， 进 行界面换热系数修正和校验， 直 到结果吻合良好 为止； 在温度场计算结果与实测值吻合前提下， 模拟组织场变化， 当组织计算结果与实测结 果相差值小于10％， 则模拟位移场变化， 若不符合， 则重复步骤S4， 进行界面换热系数修正 和校验， 直到结果吻合良好 为止； 在温度场和 组织场计算结果与实测值吻合前提下， 模拟位移场变化， 当工件在压力淬 火之后位移模拟 计算值与实测值相差小于0.5 mm， 则界面换热系数测试结束， 若计算值与实 测值不吻合， 则重复步骤S4， 进行界面换 热系数修 正和校验， 直到结果吻合良好 为止。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115236124 A 2一种测定压力淬火冷却过 程中界面换热系数的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及压力淬火冷却技术领域， 更具体的是涉及界面换热系数确定技术领 域。 背景技术 [0002]热处理是改善工件的机械性能， 提高服役寿命的重要手段。 控制工件在淬火热处 理过程中引起的材料变形一直是生产企业和研究学者奋斗的目标。 众所周知， 淬火过程中 影响变形的因素有很多， 如： 材料的成分、 尺 寸结构、 装炉方式和淬火介质种类等。 随着 计算 机软件和硬件的发展， 热处理数值模拟计算技术起到的作用越来越重要， 不仅仅能解决人 们盲目靠传统试验和经验来完成而导致的人力和财力的浪费， 还能为工艺优化和变形机理 的分析研究提供指导。 [0003]压力淬火是一种控制淬火变形的方式， 常用于薄壁齿圈、 锥齿轮等零件。 目前， 工 厂常采用设备厂商推荐的参数进 行生产， 压力淬火过程中零件在近密闭的压床上经不同压 力、 不同冷速条件下进 行冷却， 其过程复杂， 工人不知道怎么根据材料特性和零件的结构特 点进行参数优化。 因此， 开展压力淬火模拟对优化压力淬火工艺具有重要意义。 而压力淬火 过程中， 工件与冷却介质之间的界面换热系数的准确性直接影响数值模拟计算的显微组 织、 力学性能和变形 的准确性。 故精准测定压淬过程中工件与淬火介质之间的换热系 数是 保证模拟计算结果 准确性的一个重要措施。 [0004]压力淬火前工件在高温下进行保温， 达到完全奥氏体化状态， 出炉后迅速放在近 密闭空间内的压床上进行不同压力、 不同油流速下冷却。 由于压床工作时， 上下模闭合， 无 法采用传统的非接触式测量。 对于这类热 处理模拟中采用的换热系数通常采用经验值或预 测估计值， 这样导致冷却过程的温度计算结果往往与实际温度偏差30 ‑50℃甚至更大。 因 此， 如何得到更准确的界面换 热系数以提高热处 理数值模拟预测的准确性很有必要。 发明内容 [0005]本发明的目的在于： 为了解决在不同油流量、 不同压力、 近密闭空间中高温淬火过 程中界面换热系数难以确定， 导致模拟预测准确 性较差的技术问题， 本发明提供一种测定 压力淬火 冷却过程中界面换 热系数的方法。 [0006]本发明为了实现上述目的具体采用以下技 术方案： [0007]一种测定 压力淬火 冷却过程中界面换 热系数的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： [0008]S1、 在工件表面加工出安装槽， 将热电偶固定在安装槽内， 并将热电偶连接到温度 采集装置上； [0009]S2、 把工件放入加热炉中进行加热， 使工件完全奥氏体化； [0010]S3、 迅速将工件放入压力淬火床上进行压力淬火， 在冷却过程中热电偶将工件的 近表面温度变化数值传递给温度采集模块， 并对数据进行读取和保存； [0011]S4、 基于反传热计算对采集到 的温度数据进行处理， 进而得到工件在压力淬火时说　明　书 1/4 页 3 CN 115236124 A 3