基于ANSYS耦合场的轴类零件高频感应淬火研究

利用有限元分析软件ANSYS对45钢制轴类零件的感应加热过程进行了电磁/热耦合场的模拟分析,得到高频频率范围内的感应电流透入深度,推测出不同频率对应的淬硬层深度,并给出了工件截面节点温度随淬火时间的变化情况。最后与实际生产数据进行了分析比较,验证了模拟结果的可靠性。     

感应透热有限元模拟分析

采用有限元分析法和ANSYS软件，引入复矢量磁位，推导了感应加热有限元模拟的数学模型。讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数温度依赖性等关键技术问题的处理方法。分析了圆柱工件的感应透热过程，得到了坯料内的温度分布状况以及温度随时问的变化规律。结果表明，数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致。     

移动式平板感应加热磁热耦合的数值模拟

以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了板型工件有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行仿真。仿真过程中考虑了工件物理性能参数随温度变化的情况,从温升、功率等多方面对计算结果进行了分析和验证,证明了该耦合计算方法对于指导板型移动式感应加热过程有一定的指导意义。     

有色金属轧机工作辊感应淬火过程数值模拟分析

对有色金属轧机工作辊感应淬火过程进行了数值模拟分析,通过模型简化,将复杂感应淬火过程转化为普通热交换过程。研究了不同加热层深度及线圈移动速率对工作辊淬火层深度、温度场、淬火后组织的影响,对大型有色金属轧机工作辊感应淬火过程参数设定具有指导意义。     

时间步长对淬火过程温度场和组织场模拟精度的影响

淬火过程是一个温度、相变、应力应变相互影响的高度非线性过程,在用有限元方法计算温度场和组织场时,极易造成数据振荡现象.本文针对淬火过程温度场的特点,为了尽量提高温度场和组织的计算精度,使用集中热容矩阵、网格细化和自适应时间步长的方法,编写了淬火过程有限元模拟程序,并提出了一种控制模拟时间步长的方法--基于最大和最小温差的自适应步长,该方法是用前一步模拟得到的温度场与当前步模拟所得的温度场的差值控制模拟时间步长.用编写的程序对轴对称零件进行有限元模拟,从模拟结果的对比中可以看出,基于最大和最小温差的自适应步长方法不但可以避免数据振荡和提高模拟精度,而且可缩短计算模拟的时间.     

用有限元法计算35CrMo钢大锻件淬火过程的瞬态温度场

根据大锻件的特点及其淬火过程的复杂性，本文提出了有限元法计算锻件淬火过程中温度场的传热学数学模型。应用ＴＴＴ曲线的回归方程及孕育期叠加原理，对大锻件淬火过程非等速冷却过程中奥氏体组织转变进行判断。计算过程中所涉及的热物性值，如比热，导热系，换热系数等，均采用分段线性回归处理，相变潜热则采用温升法处理，对３５ＣｒＭｏ钢Ф３５０ｍｍ的长圆柱体锻件进行了计算，并测定了温度场及组织分布。     

钛合金的感应加热新工艺

对2020年前世界上使用金属和合金的趋势的分析和预测表明，钛合金将是发展迅速和广泛应用的材料。由于钛合金的化学活性高，其铸坯的获得是有难度的，因此有人研究了在不采用真空系统或保护气氛的条件下，使液态金属与大气隔绝的技术。，本文研究了采用感应加热在钛铸锭内部获得熔体的方法。     

淬冷过程非线性有限元分析的单元选择

用有限元法模拟工件淬冷过程,实现温度场与相变的耦合计算时,考虑到形状的复杂性以及非线性物性参数、相变潜热等多种复杂因素的影响,选择有限元单元时必须十分谨慎。本文选择不同类型的单元以及网格的疏密来进行对比,最终确定八结点六面体单元计算时既能满足计算精度的要求又使计算量不致过大,使硬件资源得以充分利用,并讨论了畸形单元对计算结果的影响。     

厚壁筒形工件连续感应热处理有限元模拟

对麦克斯威方程组和导热微分方程进行分解化简 ,得到计算无限长轴对称工件的电磁场、感生涡流和温度场分布的基本方程。基于这些方程在ANSYS软件上实现了对厚壁筒形工件连续感应热处理的计算机模拟计算。计算了加热、淬火和回火等热处理过程中 ,工件温度变化和加热功率变化 ,预测工件淬火冷却时的组织转变 ,计算中考虑了工件材料物理参数随温度变化对加热过程的影响。通过模拟计算 ,实现了对连续感应热处理工艺的优化分析 ,而且找到了一种对连续感应热处理设备结构设计和工艺参数配置优化的方法     

三维点式感应淬火电磁热耦合场数值模拟

针对45钢三维点式感应淬火工艺进行参数设计,建立点式感应淬火过程的电磁场及温度场的非线性偏微分方程组,在有限元软件ANSYS中使用耦合场分析的方法实现了对加热功率为36 kW,电流频率为50 kHz的感应热处理工艺的数值模拟.结果表明,在综合考虑表面组织完全奥氏体化及感应加热效率的情况下,该工艺的最佳加热时间约为2 s.通过模拟分别得到使用冷却水和冷却油作为冷却介质时的感应淬火过程中的温度变化规律,结合45钢的连续冷却转变曲线,以马氏体转变临界冷却速度为判断依据,对淬火后工件表面组织进行预测,结果表明两种淬火条件均可以实现表面组织马氏体转变,实现工件的表面强化,且淬硬深度均约为1.0 mm.     

激光熔覆过程热力耦合有限元应力场分析

根据激光熔覆的特点，建立了激光熔覆应力场分析模型，对送粉激光熔覆过程应力场进行了有限元分析。分析结果表明，熔覆结束后熔覆层处于拉应力状态，但各个方向拉应力的大小不同。熔覆层材料沿熔覆方向发生的塑性拉伸变形，是造成熔覆层开裂的主要原因。提高基体预热温度可有效避免熔覆层开裂。