计算机模拟在热处理中的应用

潘健生 顾剑锋

.热处理计算机模拟的应用实例

3.1 阶梯轴加热的计算机模拟与工艺优化

某厂 380阶梯轴,淬火加热用3×6m台车式煤气炉进行淬火加热,原工艺的总加热时间超过20小时。用数值模拟方法进行计算机辅助工程分析(CAE),以求优化加热规范,缩短加热时间,首先,需要对所采用的数学模型和计算机模拟软件进行实验验证。

3.1.1三维温度场计算机模拟的实验验证

实验分别在盐浴炉、箱式炉和3×6m2台式煤气炉中进行,试样材料为45和40Cr钢,尺寸为40×40×90mm长方体和 380×1750mm阶梯轴。从试样表面钻孔至待测点位置,用电容放电法将热电偶焊于孔底或将铠装热电偶顶端嵌入小铜套中与孔底紧配。

先后在四种不同加热炉中进行过20炉次测定,工件形状有长方体、轴、阶梯轴和圆筒。升温曲线的计算值与实测值均吻合良好(见图11-3和图11-4)。故可认为所采用的数值模拟方法及相变潜热的处理方法是正确的,相应的软件已具有实用价值。

图11-3 长方体工件在盐浴炉及箱式炉中加热升温曲线计算值与实测值比较(45钢,加热温度850℃)

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