點式感應(yīng)淬火過程有限元模擬研究.pdf

1、點式感應(yīng)淬火是一種新型的局部感應(yīng)淬火工藝，該工藝不僅具有傳統(tǒng)感應(yīng)淬火工藝的加熱速度快、加熱效率高、熱處理質(zhì)量好、易于實現(xiàn)機械化及自動化、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，還可通過與五軸聯(lián)動數(shù)控伺服機構(gòu)相結(jié)合，實現(xiàn)對大型汽車覆蓋件模具型面等復(fù)雜曲面表面的均勻強化處理?；谶@些特點，點式感應(yīng)淬火技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文根據(jù)點式感應(yīng)淬火的原理及特點，研究并實現(xiàn)了該過程的有限元數(shù)值模擬計算，并結(jié)合通用有限元軟件ANSYS的多物理場耦合計算流

2、程，對實際工件的點式感應(yīng)淬火過程的進行有限元模擬仿真。
　　 首先，對點式感應(yīng)淬火過程中電磁場和溫度場問題的數(shù)值計算方法進行分析，為了實現(xiàn)高效的計算，在三維渦流場的數(shù)值計算中引入矢量磁位法，并對渦流場模型進行必要、合理的簡化。通過與ANSYS多物理場耦合模塊相結(jié)合，得到了三維非線性電磁-熱耦合場的有限元計算模型。
　　 其次，利用ANSYS軟件對靜態(tài)點式感應(yīng)淬火工藝進行有限元模擬分析，得到了在該過程中電磁場和溫度場變化規(guī)

3、律，在綜合考慮表面組織完全奧氏體化及感應(yīng)加熱設(shè)備工作效率的情況下，對工藝的加熱時間進行優(yōu)化，并對在不同冷卻介質(zhì)（冷卻水及冷卻油）作用下的表面淬硬深度進行預(yù)測。
　　 再次，結(jié)合移動點式感應(yīng)淬火的特點，通過ANSYS多物理場順序耦合的方法在有限元模型中實現(xiàn)了感應(yīng)線圈的移動，建立了點式移動感應(yīng)淬火的三維有限元數(shù)值模型。并通過分析得到在不同的線圈移動速度下鋼板表面及厚度方向上各點溫度隨時間的變化規(guī)律，結(jié)合臨界冷卻轉(zhuǎn)變曲線，以實現(xiàn)表面自