基于温度场的大型热态轴类锻件内部空洞检测研究

摘要

大型轴类锻件是电力、石油、能源等行业中大型机器装备的核心部件，其质量的高低是一个国家工业水平的重要体现。空洞是轴类锻件在铸锭过程中形成的一种冶金缺陷，该缺陷的存在往往会引起空洞边界处锻件的失效破坏，大大增加了锻件在工作过程中安全事故发生的可能性，甚至会危及人们的生命财产安全。因此，锻件内部空洞缺陷的检测研究对于有效的消除空洞缺陷从而确保轴类锻件的安全使用起到至关重要的作用。但是对于现有的检测手段而言很难在高温状态下对锻件内部空洞实现检测，因而，如何实现高温状态下的锻件内部空洞缺陷检测已成为一个亟待解决的问题。
　　本文在现有锻件内部缺陷检测理论的基础上，针对高温状态下的大型轴类锻件内部空洞缺陷进行了检测研究，具体研究内容如下：
　　首先，在深入学习大型轴类锻件热传导理论的基础上，对大型热态轴类含空洞锻件冷却过程的非稳态传热特征进行研究，为构建热态轴类锻件内部空洞检测模型奠定理论基础。
　　其次，在分析热态轴类含空洞锻件传热特征的基础上，分别构建锻件内部规则形状和不规则形状两种不同类型的空洞检测模型。对于规则形状空洞检测模型，采用有限差分法获得该模型的数值解。对于不规则形状空洞检测模型，通过引入集总参数思想得到锻件非空洞部分的内部边界条件，然后结合分离变量法获得该模型的解析解；通过上述两种检测模型的求解可得到含不同类型空洞锻件的内部温度场分布。
　　最后，通过搭建实验平台进行实验验证，根据所建的检测模型获得实验中不同空洞尺寸条件下锻件内部温度场的变化规律，通过这些变化规律实现对空洞的检测，验证本文所建空洞检测模型的可行性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2大型热态轴类锻件内部空洞研究现状

1.3 本论文主要研究内容

第2章 热态轴类锻件传热的基础理论

2.1 引言

2.2传热的基础理论

2.3 热态轴类含空洞锻件的传热特征

2.4 本章小结

第3章 基于温度场的热态轴类锻件内部空洞检测模型

3.1 引言

3.2轴类锻件的热传导微分方程

3.3 热态轴类锻件内部规则形状空洞检测模型

3.4热态轴类锻件内部不规则形状空洞检测模型

3.5 本章小结

第4章 实验研究

4.1 引言

4.2 实验装置

4.3 实验过程

4.4 实验结果对比分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢