芮守泰 张国利

(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)

Ø1 835 mm低压转子锻件正火空冷过程温度场和应力场的计算机模拟

芮守泰 张国利

(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)

采用一重和清华大学合作开发的热处理模拟软件分析了Ø1 835 mm低压转子锻件在正火空冷过程中温度场和应力场的变化情况。综合考虑相变与温度的耦合关系、相变潜热的影响和热物性参数的非线性等问题，获得了锻件1/4截面上温度场和应力场的变化云图，为工艺优化提供理论依据。

计算机模拟;转子锻件;温度场;相变;应力场

大型锻件由于截面尺寸很大(如很多转子类锻件直径都在1 000 mm以上)，所以在热处理过程中表面和心部存在较大温差，工件内外温差会引起“热应力”，而工件内外组织转变时间不同会引起“组织应力”［1，2］，转子锻件在正火空冷过程中的内应力是这两种应力综合作用的结果，如果冷却过程控制不当，就很有可能发生纵裂等事故，造成极大的经济损失。我们针对Ø1 835 mm大直径转子正火空冷过程进行了计算机模拟，以期揭示转子在这一过程中温度场和应力场的演变情况，为工艺优化提供理论依据。

1 冷却过程的温度-应力耦合模型

金属材料相变是温度主导的过程，温度和组织转变的相互作用在热处理过程中占主要地位。大型锻件冷却过程的模拟需要综合考虑温度、组织和应力之间的相互关系［3，4］。

1.1 温度场分析

在柱坐标系下，轴对称工件冷却时的温度场传热控制偏微分方程为［5～8］: