碳化硅真空烧结炉温度场数值模拟与系统优化

为了提高碳化硅真空烧结炉加热系统的加热效率和温度均匀性,以ZSD4.5-1150C真空高温烧结炉为参考建模,采用Ansys Fluent软件、DO辐射模型,模拟了空载状态下真空烧结炉的瞬态温度分布规律,并与实测数据进行对比,最大误差在10%以内。在此基础上,进一步研究加热速率、加热管直径、加热管与有效加热区间距对加热系统温度分布特性及加热效率的影响,并对加热系统进行优化。结果表明,适当增大加热速率和加热管直径,可有效提高加热系统的加热效率和温度均匀性,加热管与有效加热区间距对加热系统性能影响不大;具体优化方案为加热速率9 K/min、加热管直径ø45 mm、加热管与有效加热区间距50 mm,优化后系统加热时间减少了60 min,加热效率提高了30%,温度均匀性满足工艺要求。     

圆筒形井式渗碳炉内流场的数值模拟

为了改善大型渗碳炉的均匀性,本文应用数值计算方法研究圆筒形井式渗碳炉炉膛内的流动传热过程,假设炉内流场满足定常、不可压缩轴对称条件、炉内气体可以应用理想气体状态方程。利用有限差分技术对通用方程进行离散化。同时采用贴体坐标较好地解决边界不规则的问题。文中给出了炉内的流场和温度场,并分析了影响炉内气体流动和温度分布的主要因素和应注意的地方,提出了改进的措施,对生产和炉子设计有一定的指导意义。     

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术.其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量.针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热...     

径向加热与侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟研究

针对现有径向加热铝材退火炉所采用的径向对流换热方式造成铝卷退火效率低,铝卷表面与内部温差大的缺点,采用轴向对流换热的方式,设计出侧喷加热铝材退火炉。利用CFD软件FLUENT,采用标准K-ε模型,对径向加热与侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行了数值模拟研究,得到了炉内流场与温度场分布特征。结果表明,侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅、对流换热均匀性好、炉温升速快,且温差控制在±1℃内,满足退火工艺对炉温均匀性的要求,为侧喷加热铝材退火炉的设计与研究提供了理论基础。     

连铸方坯感应加热数值模拟分析

运用ANSYS,建立了20MnSi连铸方坯电磁-热耦合分析的有限元模型,得到了涡流和温度场的分布图,并对结果进行了分析。在不同的电参数下对20MnSi连铸方坯加热过程的温度分布进行了模拟计算,获得了不同加热参数下连铸坯的温度场分布和涡流分布,分析了不同参数对加热效果的影响。结果表明,频率和电流值对温度场和涡流的分布都有较大的影响。最后,对模拟结果进行了验证,发现模拟结果与实测结果符合良好。     

真空炉温度均匀性测量的数值模拟研究

采用BNi-2镍基钎料对热流道板进行真空钎焊,须根据钎焊件设定加热工艺曲线。加热工艺曲线的设定是钎焊过程最重要的环节之一,决定着钎焊的质量和效率。该文结合真空加热的特点及钎焊要求,运用Ansys有限元软件数值模拟的方法,对壁厚、体积较大的多层热流道板真空钎焊进行仿真分析,通过对比不同工艺方案及不同钎焊件的模拟结果,探究真空钎焊过程升温规律,从而调整各阶段的相关参数及制定合理的加热工艺曲线,避免了现场反复调试参数造成的资源浪费,节约了时间和成本,提高了效率。此外,通过在实际钎焊试验过程中布置热电偶对钎焊件测量温度,并与数值模拟结果对比,两者基本吻合,验证了有限元分析的准确性,能为之后其他零部件的真空钎焊提供参考。

     

基于ANSYS平台的真空钎焊炉加热体的数值模拟

通过建立基于ANSYS平台的真空钎焊炉加热体的三维有限元模型,采用热电耦合单元,模拟出了该加热体将电流转换为焦耳热并通过辐射传热将热量传递给周围环境的过程中加热体自身温度场、电压、电流密度等的分布情况。同时通过提取ANSYS后处理数据得到了该过程中的总体焦耳热生成及辐射热损失。     

转盘轴承滚道感应加热数值模拟分析

转盘轴承是汽车轮毂中非常关键的部件，承担轮毂的旋转运动与结构的支撑作用。目前普遍使用的转盘轴承滚道感应淬火工艺缺乏规范性指导，感应器没有统一标准，导致产品报废率高。以电磁感应理论为基础，建立转盘轴承滚道感应加热过程的数值模拟模型，研究不同感应器结构在静态与动态感应加热过程中受不同工艺参数影响所造成的温度场分布，并选出加热效果最好的D型感应器。通过提取实验数据与数值模拟结果进行对比，证明了所建立数值模拟的准确性，为实际轴承滚道感应加热过程提供指导意义。     

铝合金保温过程熔体温度场的数值模拟

建立保温过程熔体温度的数学模型,以能量平衡测试中得到的数据为边界条件,对柴油燃烧过程进行概率密度函数(PDF)仿真得知,当燃料和空气的体积比大约在1比9时,燃烧反应程度最剧烈,能达到的最高温度约为2400K。运用Fluent 6.3流体力学软件利用修正后的数学模型,结合边界条件对保温过程内铝合金熔体的温度场进行数值模拟,仿真结果表明熔体温度梯度较小约为0.01K/m,最高温度位于熔体中心约为1010K,模拟结果与实际情况相符。运用该模型计算出实际生产十分需要但又不方便测试的保温炉内熔体不同点的温度,且对熔体温度场进行数值模拟代替了大量的实验探索,为现场实际生产过程控制提供了重要依据。     

铝熔炼过程合金熔体温度场的数值模拟

根据物料平衡方程、能量守恒方程、动量方程建立熔炼炉内熔炼过程中熔体温度的数学模型;以能量平衡测试中得到的数据为边界条件,通过重油燃烧过程的概率密度函数(PDF)仿真提供相关信息,运用Fluent6.3流体力学软件,对熔炼过程铝合金熔体温度场进行数值模拟,模拟结果与实际情况相符.     

中厚板低频电磁感应加热温度场数值模拟

采用有限元法中的电磁-热耦合技术,研究了中厚板感应回火加热中三维温度场的变化规律。结果表明:感应加热工艺参数对中厚板厚度、宽度方向的温差以及加热时间都有明显影响。此外,对于本文研究的单面感应加热情况,上表面温升明显高于下表面是这种单面感应加热的一个明显特点。     

压铸机压室温度分布与变形的二维模拟

针对卧式冷室压铸机压室的工作环境 ,提出三种不同的热传递数学模型。使用ABAQUS软件模拟压室在工作过程中的二维温度分布的几何变形状况。对比模拟和试验结果 ,得到了优化的数学模型     

真空低压渗碳炉高精度温控系统的设计与应用

设计了一种基于组态王6.55软件的真空低压渗碳上位机监控系统,通过组态王软件与山武仪表DCP31之间的Modbus通讯,利用仪表自带的二自由度(2-DOF)PID功能,实时进行PID修正保证控温的精确度。将渗碳工艺中的变量如C₂H₂、NH₃和N₂的流量控制及渗碳扩散时间、脉冲次数、保温时间和淬火方式等一系列参数固化成配方形式,供用户调用和修改。这一软件平台的设计及应用减少了操作人员的误操作和复杂程度,大大提高了低压渗碳的热处理品质。     

方坯轧制在线感应加热数值模拟与设计优化

针对方坯感应加热轧制过程容易发生边角升温不均匀的问题,建立了轧件移动式感应加热工况的电磁-传热耦合模型,并进行了有限元数值模拟分析。基于感应加热轧制工业运行数据,验证了模型的合理性,并对感应线圈设计进行了结构优化改进。结果表明,改进设计的感应线圈在钢坯边角部位的磁通密度分布得以明显地改善,工件边角部位的温差得以显著地降低,这有利于解决合金钢方坯轧制过程中常见的边角开裂问题。     

机匣件真空熔模铸造的数值模拟

涡轮发动机机匣整体铸造时,由于型壳直径大,形状复杂,极易出现缩孔缩松缺陷.为了改进其工艺方案,采用商用软件ProCAST建立了该件真空熔模铸造过程的数学模型和物理模型,考虑装炉方式,对充型、凝固过程中的流场、温度场演变及缩孔缩松形成过程进行了仿真,并用实验验证了计算的正确性.对不同工艺方案下铸件缩孔缩松缺陷的形成进行了模拟,计算结果显示,830℃不垫砂预热后浇注产生的缩孔缩松较多,1 100℃垫砂预热浇注产生的缩孔缩松很少.根据计算结果可以预测后者为较优工艺,有利于减少缺陷,提高成品率.     

真空热处理炉传热的三维数值模拟

为了分析真空热处理炉内加热工件的温度场,将包括工件在内的整个真空热处理炉作为模拟对象建立了一个三维的数值模型.该模型集成了一个控制炉温的PID模块,并且考虑了热物性参数的非线性因素.基于一商业软件,对工件、真空热处理炉的隔热层、加热管等的瞬态传热过程进行了数值模拟,并与实测值进行了对比,两者基本吻合.最后,根据模拟结果提出了优化的加热工艺参数.     

3D曲面玻璃热压加热工艺与数值模拟

随着信息电子技术的发展,手机、电子配件等产品需求不断增加,3D曲面玻璃屏幕凭借诸多优势一度成为手机市场的宠儿。本文简述光学玻璃屏幕热弯成型过程,针对3D热弯机加热阶段热应力产生问题进行研究。采用福尔切尔方程模拟玻璃粘滞流动随温度变化关系,再根据玻璃在各温度点显现的不同状态拟定模压温度。基于Galerkin法建立玻璃材料导热方程和热应力本构方程,模拟仿真TiC-CrMo钢结硬质合金模具和光学玻璃温升过程并导出相应热应力变化曲线。分析玻璃屏幕在加热过程中各时间段产生热应力的原因,即:玻璃内外表面温度梯度不同引起热应力从而影响玻璃屏幕使用性能。针对分析结果提出六步加热控制优化方案。最后通过热弯机和TiC-CrMo刚结硬质合金模具进行实验,验证理论模型的正确性。     

工业硅真空感应精炼过程数值模拟

用Multi-physics Comsol软件对工业硅真空感应精炼过程的温度场进行了二维数值模拟和分析,定量研究了精炼过程熔池中温度场动态分布特征.结果表明:精炼过程中熔池中存在不均匀的温度场,温度梯度随时间和空间位置发生变化,在保温阶段熔池底部和表面温差最大值为382 K.精炼过程中硅料熔化前后的温度分布明显不同,硅料熔化后电磁搅拌形成的热流场和熔池表面向外的热辐射对精炼过程熔池中温度分布产生了重要影响.     

6016铝合金板材室温成形性及其数值模拟

通过实验和数值模拟方法研究了6016-T4P铝合金板材在室温下的成形性能。通过刚模胀形实验获得了成形极限图(FLD),通过单向拉伸实验建立了6016-T4P铝合金的室温Johnson-Cook材料模型,并利用ABAQUS有限元软件对刚模胀形实验进行了数值模拟。模拟过程中采用最大凸模力准则和应变失稳准则获得了计算的成形极限结果,并讨论了凸模速度、摩擦系数等对成形极限模拟结果的影响。结果表明:当摩擦系数为0.1,凸模速度为1000 mm·s~(-1)时,模拟和实验结果吻合较好。随摩擦系数的增大,平面应变值增大,成形极限曲线(FLC)垂直向上移动,且摩擦系数的变化对FLC的右侧部分影响较显著;随凸模速度增加,FLC略垂直向下移动,平面应变值减小。进而应用合理的成形参数成功预测了6016铝合金汽车B柱零件的冲压成形效果。     

5052铝合金室温轧制边缘裂纹的数值模拟

利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了5052铝合金室温单向压缩和拉伸实验,根据实验数据得到了材料室温变形的本构方程为:σ=218.873ε0.073ε·0.0119+27.309,断裂门槛值范围为:0.121~0.157,并由单向压缩和拉伸过程的数值模拟结果验证了所得本构方程和断裂门槛值范围的正确性。基于此,进行了室温轧制边缘裂纹生长过程的模拟并通过轧制实验对模拟结果进行了验证。结果表明,在总压下量为60%条件下,3道次轧制为最佳轧制道次,边缘裂纹长度最小,模拟值与实验值分别为1.3 mm和1.4 mm,误差为7%,其一致性很好。