45钢静态接触时热传导系数的试验研究.pdfVIP

学兔兔 第2期 (总第159期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．2 2010年 4月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Apr． 文章编号：1672—6413(2010)02—0114—02 4 5钢静态接触时热传导系数的试验研究 牛 铁，刘建生 (太原科技大学，山西 太原 030024) 摘要：采用试验与理论相结合的方法，根据实测得到的模具测试点的温度变化信息，研究接触热传导系数的变 化规律。研究结果表明，在静态接触阶段接触热传导系数和温度的变化呈线性关系，它随着温度的增加而缓慢 增加，其中影响接触热传导系数的主要因素为模具与工件接触面的微观情况。 关键词：热传导系数；传热；温度 中图分类号：TG142．1 5 文献标识码：A 0 引言 在接触未变形的阶段，试样的热传递除了有试样 接触热传导系数是在热传导过程中影响热量传递 表面与模具表面的接触传热外，还有与外界的对流和 程度的一个重要因素，它反映传热过程的强烈程度，是 辐射传热。由于接触热传导的存在，此阶段模具的温 研究温度场的关键。压力、温度、润滑条件、空气辐 度是缓慢上升的，随着试样表面的温度降低和模具表 射率、表面粗糙度等很多因素都会影响接触热传导系 面的温度升高，试样内部的热流向模具，其内部的温 数。本文采用试验与有限元软件相结合的方法，通过 度不再均匀，试样中部的温度要高于试样边部，传递 标定结果对试验中影响接触热传导系数的各种因素进 到模具的温度也应该遵循这个规律。观察模具1号、2 行了分析，并通过一元非线性回归方法得到经验公式。 号测点的温度变化可发现模具表面中部的温度要高于 根据现有的国外研究结果和本文所取得的研究成果， 模具表面边部的温度，符合分析的结果。 作者认为今后接触热传导系数的研究应着眼于对影响 接触热传导系数变化的微观机理的研究，如表面粗糙 度对接触热传导系数的影响；再者，氧化铁皮的影响 试样 也不容忽视，其作用需做进一步的探索。 1 接触热传导系数的试验方法 本试验采用的试样尺寸为 55 mm×75 mm，材 料为45钢；模具尺寸为O150×50，材料为45钢。为 了在试验过程中研究模具表面的温度场变化，在不影 响模具强度的前提下，在模具底部沿径向打一个深 5 mm、宽13 mm的槽，再在槽上向模具表面钻两个深 33 mm的螺孔，以便放人热电偶用来测量模具上表面 的温度，如图1所示。其中模具中间的测点为1号测 图1 试验装置示意图 点，另一个测点为2号测点，两测点距离22 mm。 表1 试验过程表 试样初始温度为1 100 C，试样编号为45—1。试 验过程见表1。 大小 初始 空冷 接触未变 热电偶温度测点距模 试样 温度 时间 形时问 具中心轴距离 2 温度场试验测量结果及分析 m m m m