华南理工大学学报(自然科学版)

作者：刘国勇, 舒超, 朱冬梅, 赵剑威

单位：北京科技大学 机械工程学院，北京 100083

关键词：大幅薄壁铝合金,淬火,温度场均匀性,临界冷却速度,数值模拟,多目标优化

基金：国家自然科学基金项目(52305336)

为探究淬火温度不均匀性对大幅薄壁多腔铝合金性能的影响，分析淬火工艺参数的影响规律并制定优化方案，基于Workbench平台建立了大幅薄壁铝合金淬火过程的数值模型，系统分析淬火方式、冷却强度、喷嘴间距及运行速度对温度场的影响规律，并采用响应面法对关键工艺参数进行多目标优化。针对大幅薄壁铝合金的结构特点和淬火工艺需求，建立了三维热传导模型。通过考虑型材与冷却介质之间的对流换热边界条件，并结合实际生产中的喷嘴布置方式，对淬火过程中的温度场演化进行了数值模拟。结果表明：分级淬火方式能有效提升温度场的均匀性，满足临界冷却速度要求；随着强冷区冷却强度的增大，型材冷却速度提高，但温度场均匀性下降；随着强冷区纵向喷嘴间距的增大，型材在强冷区中的温度差减小，同时使得型材冷却速度下降；随着型材运行速度的增大，型材冷却速度呈先增大后减小的趋势。响应面法结果表明，大幅薄壁铝合金的最优淬火工艺参数如下：强冷区冷却强度为0.92，型材运行速度为27.6 mm/s，强冷区纵向喷嘴间距为280 mm。优化后方案通过在强冷区采用气雾与强喷气交替冷却模式，成功将淬火温差降低至19.8 ℃，并消除了温度回升现象。

来源：2026年第4期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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