介質流量密度對鋁合金噴射淬火界面熱交換率的影響規律及機理

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(1. 湖南文理學院 機械工程學院, 湖南 常德 415000; 2. 湖南大學 機械與運載工程學院, 湖南 長沙 410082)

在線淬火技術具有工藝流程短、經濟成本低、生產效率高的特點，目前被廣泛應用于6XXX系鋁合金型材生產過程[1]。常見的在線淬火方式有強風冷、噴淋和霧冷等方式。在這3種淬火過程中，其介質都是通過增壓后噴射至高溫金屬表面進行淬火冷卻，因而可統稱為噴射淬火，以下為論述方便將上述3種在線淬火方式稱為噴氣、噴水和噴霧淬火。淬火介質的種類和流量對噴射淬火界面熱交換率有重大影響，是控制淬火冷卻速率和保證淬火后產品質量的關鍵工藝參數，因而有必要對其影響淬火界面熱交換的規律和機理進行研究。

有關冷卻介質性質和狀態對淬火界面熱交換的影響，已在大量研究報道。Wang等[2]研究了用單個圓形射流沖擊熱板的傳熱特性，結果表明熱流密度隨水流量的增大而增大，隨噴嘴到表面距離的增大而減小。Jha等[3]對不同水流量條件下的304鋼板進行了噴霧冷卻試驗，研究表明冷卻速度隨水流量的增加而增加。Mozumder等[4]對銅、黃銅和鋼制成的熱圓柱塊進行了淬火試驗研究，并認為射流速度直接影響到達淬火表面的冷卻液體流量，是影響界面熱流密度的主要參數之一，且隨射流速度增大最大界面熱流密度逐漸增大。Chen等[5]針對噴霧平均液滴流量對界面熱交換的影響進行了試驗研究，結果表明平均液滴流量對臨界熱流密度qc(當熱流密度達到由核態沸騰轉變為過度沸騰時所對應的值)有顯著影響，且隨平均液滴流量增大，臨界熱流密度增大。……