Page 35 - 理化检验-物理分册2019年第五期

周 崎, 等: 不同厚度 ５０Mn钢板火焰切割热影响区范围

图 ４ 第二条切割线的温度场
Fi g 敭４ Tem p eraturefieldofthesecondcuttin g line
a cuttin gblowp i p ecoordinate x＝２００ y＝４００ b cuttin gblowp i p ecoordinate x＝４００ y＝４００
c tem p eraturefieldaftercoolin g for１５０seconds
随后提取整个模拟过程中 j＝２００ 的水平网格 线, 材料温度和硬度逐渐降低, 当距离切割线大于
能达到的最高温度, 将模拟得到的温度值与硬度试 １１mm 时, 温度在１００℃ 以下, 硬度保持在 ２００HB ,
验值进行对比, 如图 ５ 所示.从图中可以看出, 最高 因此 近 似 将 １００ ℃ 作 为 材 料 性 能 不 发 生 改 变 的
温度变化趋势与硬度变化基本一致: 随着远离切割 界限.

图 ５ 最高温度 Ｇ 硬度试验对比
Fi g 敭５ Maximumtem p eratureＧhardnesstestcom p arison
a maximumtem p eraturedistributionintheheataffectedzone b hardnessdistributionintheheataffectedzone
大趋势, 当钢板厚度为１００mm 时, 高温区域最大,
３ 不同厚度 ５０Mn钢板火焰切割模拟
这也与实际情况相符.
３．１ 不同厚度 ５０Mn钢板切割模拟 提取不同厚度 ５０Mn 钢板在切割模拟过程中,
为了进一步 研 究 不 同 厚 度 ５０Mn 钢 板 火 焰 切 j＝２００ 的水平网格能达到的最高 温 度, 如 图 ７ 所
割时厚度 与 热 影 响 区 宽 度 的 关 系, 选 取 不 同 厚 度 示.可以看出对于不同厚度的钢板, 温度变化趋势
的 ５０Mn钢板进行火焰切割模拟.选取取 样 工 作 基本相同: 随着距切割线距离的增大, 温度逐渐降
中常见 的 钢 板 厚 度: ５ , ２０ , ４０ , ６０ , １００ mm . 提 取 低.随着钢板厚度的增加, 钢板能达到的最高温度

全部网格在模拟过程中能达到的最高温度, 如图 ６ 依次增加, 当钢板厚度为 １００ mm 时, 最高温度为
所示.从图 ６ 可以看出, 火焰切割过程中, 温度高 １０４４ ℃ .当钢板厚度增加时, 高温区域增大, 材料
于 １００ ℃ 的区 域 主 要 集 中 在 切 割 线 边 缘, 在 样 坯 热影响区宽度增大, 当将 １００ ℃ 近似看作材料性能
左下角和 左 上 角 高 温 区 域 较 大, 这 是 由 于 预 热 及 不发生改变的临界温度时, 可以发现对于 ５ , ２０ , ４０ ,
切割过 程 中, 火 焰 喷 枪 在 该 位 置 停 留 时 间 较 长. ６０ , １００mm厚的 ５０Mn 钢板, 材料性能不受热影响
随着 ５０Mn钢板厚度的增加, 高温区域呈明显的扩 的临界边界分别为 １１ , １３ , １５ , １７ , ２１mm .

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