點(diǎn)式感應(yīng)淬火過程有限元模擬研究.pdf

1、點(diǎn)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動(dòng)化、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，還可通過與五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型汽車覆蓋件模具型面等復(fù)雜曲面表面的均勻強(qiáng)化處理。基于這些特點(diǎn)，點(diǎn)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(diǎn)式感應(yīng)淬火的原理及特點(diǎn)，研究并實(shí)現(xiàn)了該過程的有限元數(shù)值模擬計(jì)算，并結(jié)合通用有限元軟件ANSYS的多物理場(chǎng)耦合計(jì)算流

2、程，對(duì)實(shí)際工件的點(diǎn)式感應(yīng)淬火過程的進(jìn)行有限元模擬仿真。
　　 首先，對(duì)點(diǎn)式感應(yīng)淬火過程中電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)問題的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行分析，為了實(shí)現(xiàn)高效的計(jì)算，在三維渦流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算中引入矢量磁位法，并對(duì)渦流場(chǎng)模型進(jìn)行必要、合理的簡(jiǎn)化。通過與ANSYS多物理場(chǎng)耦合模塊相結(jié)合，得到了三維非線性電磁-熱耦合場(chǎng)的有限元計(jì)算模型。
　　 其次，利用ANSYS軟件對(duì)靜態(tài)點(diǎn)式感應(yīng)淬火工藝進(jìn)行有限元模擬分析，得到了在該過程中電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)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(duì)工藝的加熱時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)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(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　 再次，結(jié)合移動(dòng)點(diǎn)式感應(yīng)淬火的特點(diǎn)，通過ANSYS多物理場(chǎng)順序耦合的方法在有限元模型中實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)線圈的移動(dòng)，建立了點(diǎn)式移動(dòng)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(dòng)速度下鋼板表面及厚度方向上各點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律，結(jié)合臨界冷卻轉(zhuǎn)變曲線，以實(shí)現(xiàn)表面自