分析图２．１中所示的铝合金板沿厚度方向中心轴线上表面节点Ａ，芯部节点Ｏ 在淬火过程中的温度变化情况。
在淬火开始的几秒温度变化非常剧烈，取淬火前２ｓ过程温度变化情况分别如 图２．４，图２．５所示：
如图可以看出：铝合金板淬火开始时温度变化剧烈，表层及内部温度都迅速 降低，但表面（Ａ点）温度冷却速度比芯部（０点）速度快， 形成了较大的温度梯度，
随着淬火过程进行到２ｓ时铝板表层温度冷却到１７００Ｃ左右，芯部温度冷却到１８０。Ｃ 左右，从图中还可以看出，淬火约０．１５ｓ时，铝合金板表层温度和芯部温度差达到 最大，大约为８５℃左右，淬火０．２ｓ，２ｓ时刻的铝合金板温度分布云图如图２．６，２．７
所示：
５００
—
４５０
４００ ｏ
毯３５０
廷
３００
２５０
２００
Ｌ—————＿＿——————＿＿———————————————一———＿＿———一———————Ｊ———————————＿＿
０．０ ０．１ ０．２ ０．３ ０．４ Ｏ．５ ０．６ ０．７ ０．８ ０．９ １．０
时问／ｓ
图２．４淬火１ｓ时表层和芯部１，点温度随时问变化关系图
Ｆｉｇ．２．４ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ１ｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｈａｒｔ
２７０ 广
２５０
２３０
ｐ＼
巡２１０ 赠
１９０
１７０
１ ５０。。———————————＿‘————————————。。————————————』———————————————————————＿＿
１．０ １．２ １．４ １．６ １．８ ２．０
时ｆ、ｕＪ／ｓ
图２．５淬火２ｓ时表层和芯部节点温度随时间变化关系图
Ｆｉｇ．２．５Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ２ｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｒｅｌａｆｉｏｎｓｈｉｐ ｃｈａｒｔ
图２．６淬火０．２ｓ时铝合金板的温度场分布云图
Ｆｉｇ．２．６Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ０．２ｓ ａ１１０ｙ ｐｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ
２２
重庆人学硕十学位论文 ２７０７５铝合金板淬火残余应力数值模拟
图２．７淬火２ｓ时铝合金板的温度场分布云图
Ｆｉｇ．２．７Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ２ｓａｌｌｏｙ ｐｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ
分析图２．７易知，铝合金板试件角端和边缘区域冷却最快，其次为试件的表层，
试件芯部冷却较慢。整个试件的温度场分布情况基本上是以芯部为温度最高点、
最外缘为温度最低点，呈现出一定的温度梯度。造成此分布的现象，是由于试件 角端在淬火过程中有多个方向进行热交换，所以冷却最快；而试件表层直接与淬 火介质水相接触，但相对于角端进行热交换的方向少，所以温度梯度相对角端较 小，但是比芯部大；芯部由于不直接接触淬火介质，所以冷却最慢。
随着淬火过程的进行，铝合金板温度迅速降低，表层很芯部温度变化都逐渐 趋于变缓，直到最后达和淬火介质一样的均匀温度，淬火２ｓ一１２５ｓ的表层和芯部温 度变化曲线分别如图２．８，图２．９所示，淬火完毕后铝合金板温度场分布云图如图 ２．１０所示：
１９０
１７０
１５０
ｐ １３０
＼ ｊ五耐
赠１１０
９０
７０
５０
２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
时间／ｓ
图２．８淬火２ｓ到９ｓ时表层和芯部１，点温度随时间变化关系图
Ｆｉｇ．２．８Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ２ｓｔｏ９ｓ ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｈａｒｔ
６０
５０
ｐ＼
魁４０ 赠
３０
２０
ｌ
Ｏ—————————————————————————。。———————１————————————————Ｌ———————－一——————一
９ ２４ ３９ ５４ ６９ ８４ ９９ １１４ １２９
时间／ｓ
图２．９淬火９ｓ到１２５ｓ时表层和芯部节点温度随时间变化关系图
Ｆｉｇ．２．９ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ９ｓｔｏ １２５ｓ ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｈａｒｔ
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重庆人学硕士学位论文 ２ ７０７５铝合金板淬火残余赢力数值模拟
图２．１０淬火完成后的温度场分布云图
Ｆｉｇ．２．１ ０ Ｅｎｄ ｏｆ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ
由以上分析可以看出７０７５铝合金板在淬火开始时由于与淬火介质问温度差别 非常大，故板材从表层到芯部冷却速度都比较快，表现为图中曲线斜率丌始时都 比较大，淬火进行到２ｓ时刻板材温度即降到到约１７０。Ｃ左右；伴随淬火过程的进 行，板材与淬火介质问温差逐渐减小，冷却速度逐渐减慢，最后温度变化曲线趋 于水平直至最后整个板的温度达到均匀的２０℃。正是因为淬火过程中铝合金板内 外冷却速度不一样，所以表面和心部形成了较大的温度梯度，变形不一致，导致
了热应力的产生，冷却完成后即成了较大的残余应力。
２．４