环形锻件是核电、石化、船舶、航空和化工行业等领域的关键基础部件,如航空发动机、煤液化反应器筒节、加氢反应器筒节、导弹发射壳体和发电机护环等,其生产质量要求高,是制约重型装备制造业持续发展的瓶颈,已然成为重大装备制造业的核心。环形锻件存在裂缝、折叠等锻造缺陷,会使材料的机械性能明显变差,严重影响锻件的质量。对含裂缝热态环形锻件的传热模型进行研究,依据传热模型判断锻造过程中内部温度场的异常变化,及时有效的改善锻造工艺,尽量避免残次品的产生,提高锻件的成型质量和精度,也为锻件缺陷的定性识别提供理论支撑,对提高生产达标锻件的良品率和锻造的节能降耗具有重要的现实意义。本文主要针对热态环形锻件存在的裂缝问题,提出一种基于瞬态传热理论的含裂缝热态环形锻件传热模型,具体内容如下:首先,基于微元体的传热特性,分析裂缝区域高温气体、热物性参数对锻件温度场变化规律产生的影响,推导满足微元体热平衡关系的导热微分方程,并以瞬时热流量为中介变量,对换热系数、热导率进行修正。其次,基于推导的热平衡方程建立锻件、裂缝传热微分方程组,求解得出的裂缝温度场函数作为瞬态温度场下传热微分泛定方程的定解条件,结合环形锻件内外环境边界条件、裂缝有限空间自然对流边界条件,进而建立基于瞬态传热的含裂缝热态环形锻件传热模型,通过构造辅助函数、分离变量法求解并获得所建传热模型的解析解。最后,应用有限元软件对含裂缝热态环形锻件传热模型进行模拟,获得含裂缝热态环形锻件温度场;实验中对试件进行加热并利用热像仪获取外表面温度,分析计算仿真结果与实验数据间的误差,验证仿真分析、传热模型的可行性。