30CrMnSiNi2A螺紋件局部感應回火工藝模擬研究.pdf

1、30CrMnSiNi2A超高強度鋼螺紋件在加工和熱處理過程中，易在螺紋部位形成應力集中，需要對螺栓類制件的螺紋和退刀槽等部位進行局部回火處理。工件局部回火處理中使用高頻感應加熱取代落后的鉛浴回火工藝已經成為發(fā)展趨勢。通過數(shù)值模擬和實驗相結合的方法確定30CrMnSiNi2A螺紋件感應局部回火工藝參數(shù)，對于使用綠色環(huán)保、高效率的感應加熱系統(tǒng)替代落后的傳統(tǒng)鉛浴回火工藝以及獲得高綜合使用性能的30CrMnSiNi2A螺紋件具有十分重要的意義。

2、
　　本文從30CrMnSiNi2A螺紋件感應加熱過程電磁-溫度場數(shù)值模擬研究入手，建立了適合30CrMnSiNi2A螺紋件感應加熱局部回火過程的數(shù)值計算模型，研究了各工藝參數(shù)對30CrMnSiNi2A鋼制件感應加熱影響規(guī)律，并且進行了30CrMnSiNi2A鋼小型螺紋類工件局部回火感應線圈的優(yōu)化設計，并結合感應加熱工藝參數(shù)和30CrMnSiNi2A鋼材料組織性能之間的關系，最終確定了30CrMnSiNi2A鋼螺紋類工件感應局部回

3、火的工藝參數(shù)。根據實驗分析，得出以下結論：
　　(1)30CrMnSiNi2A鋼工件感應加熱建模分析，包括實體模型的建立，30CrMnSiNi2A材料的熱物性參數(shù)模型，實體模型的網格劃分，邊界載荷條件的設置以及加載求解。數(shù)值模擬結果和實際測量結果比較發(fā)現(xiàn)，數(shù)值模擬結果和實驗結果相近，對實際操作具有一定的指導意義。
　　(2)感應加熱過程中，工件表面溫度迅速達到相變溫度，在相變點維持一段穩(wěn)定后工件的溫度曲線呈現(xiàn)不同的趨勢；電流

4、密度值正相關于感應磁場強度值大小，從而直接影響最終加熱溫度；電流頻率會影響材料的透入深度，進而影響軸件感應加熱后的心表溫差。高頻率能在極短時間內迅速提高材料表面溫度，同時提高熱效率，但高頻階段頻率的增大產生影響越來越不明顯，故而頻率選擇需要綜合考慮；線圈厚度對感應溫度的影響同電流密度相同，線圈壁厚的設計主要從感應器的功率損耗和經濟方面考慮。
　　(3)進行30CrMnSiNi2A螺紋件局部回火感應線圈進行了優(yōu)化設計，得到的優(yōu)化線圈

5、為：感應線圈截面為矩形，矩形截面尺寸12×6 mm，線圈壁厚為1 mm，線圈內徑為φ20 mm，匝數(shù)為2，線圈1的位置因素ι1為34.5 mm，線圈2的位置因素ι2為64 mm，兩線圈的間距為5.5 mm。
　　(4)30CrMnSiNi2A鋼材料組織性能與感應加熱工藝參數(shù)關系研究結果表明：鉛浴回火和感應回火式樣基體組織形貌基本一致，其組織都是保持著回火馬氏體的板條形貌，且板條上存在著碳化物析出，這為感應局部回火代替鉛浴回火提供了