无缝钢管淬火感应加热过程的数值模拟

利用中频电流的钢管感应加热工艺具有感应加热时间短,温度控制精确,环境友好等优点,已经广泛应用到钢管的淬火、弯曲等方面。针对某一典型品种无缝钢管淬火感应加热过程,特别是不同加热段采用不同频率下,进行数值模拟,获得钢管在整个加热过程中温度场的变化过程。利用该模型可以对感应加热过程参数进行优化,从而对无缝钢管淬火感应加热工艺的制定提供参考依据。     

一种模拟渗碳-淬火-回火全工艺流程的新方法

分别介绍了渗碳、淬火和回火热处理工艺模拟的数学模型,并在此基础上通过碳浓度、温度、组织和应力应变结果等的传递,以及对后续热处理模拟参数的必要修正,结合有限元原理实现了对渗碳-淬火-回火全工艺流程的数值模拟,为这种连续热处理工艺的设计与分析提供了新方法。     

45钢光轴连续感应淬火过程的数值模拟

建立45钢无限长轴对称工件连续感应淬火过程的二维物理模型,并进行温度场的数值模拟。根据连续感应淬火过程中温度场的分布给出了判断淬硬层深度的依据,并结合Maynier组织预测模型与硬度公式计算出工件不同深度处的硬度值进行验证。结果表明,可根据工件感应加热区域进入喷水冷却时刻的径向温度分布曲线来预测连续感应淬火最终淬硬层深度。根据这一结论,可以用所建立的有限元模型对连续感应淬火工件淬硬层深度进行预测。     

模压式感应淬火和回火技术

综合感应加热淬火和压淬工艺的优点,推出了一种新的模压式感应淬火回火技术。该技术的工艺路线是零件感应加热后直接采用模具压力淬火,然后进行原位感应加热回火,这样使得模具的退出很容易而且几乎没有磨损。该技术的主要装备是拥有模压式淬火装置以及感应加热系统的新型淬火机床。它适用于任何高精度圆环形零件的批量生产,如汽车滑套、齿圈、同步圈、伞齿轮、耦件等。     

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。     

回火过程数值模拟的研究

在淬火过程数值模拟基础上 ,进一步提出了回火过程的数值计算模型 ,其中着重考虑了应力松弛现象。将模拟计算结果与实测结果进行了比较 ,结果表明 ,本文所采用的数学模型是可靠的 ,用回火过程的数值模拟软件对回火过程进行初步的近似计算是完全可行的。     

高强度接头螺栓感应亚温淬火及自回火工艺的研究

对高强度接头螺栓进行了中频加热感应亚温淬火及自回火工艺研究。结果表明,送料节拍由原来的１２个／ｍｉｎ提高到２０个／ｍｉｎ;在回火马氏体基体上保留有少量小块状铁素体,保证了螺栓的高强度和高塑性的良好配合。螺栓感应加热后在水中停留时间控制在５．４０～７．５０ｓ范围内,利用淬火余热进行回火,取消原工艺中的低温回火过程,提高了生产率并减少了能源消耗。新工艺处理后的螺栓性能符合ＧＢ５０９８—８５规定的１０．９级标准。在生产实际中取得了良好的经济效益。     

钢轨全断面在线感应加热温度场数值模拟

利用有限元软件ANSYS,对钢轨全断面在线感应加热时的温度场进行数值模拟,分析了在线感应加热过程中钢轨内部温度的变化规律.通过实验与模拟结果对比发现,温度场的模拟结果与实验结果吻合度很好,对后续的工艺和设备的优化起到了一定的指导意义.     

压铸模具钢大模块真空高压气淬冷却过程的数值模拟

以尺寸为500 mm×500 mm×500 mm的SDDVA模具钢大模块为研究对象,采用DEFORM建立模块真空气淬冷却过程的数值模型,结合试验研究了大模块在真空气淬炉中不同淬火压力条件下的冷却行为、组织演变及应力演变规律,并从理论角度预测了模块可生产的最大规格。结果表明,大模块心部在0.4、0.6和0.9 MPa压力条件下气淬,均观察到先共析碳化物沿晶析出。为了避免碳化物沿晶析出,从800℃冷却到500℃的冷速应不小于0.25℃/s。0.4 MPa压力条件下气淬过程中,模块最大心表温差最小,约为120℃;大模块心部在0.9 MPa压力条件下淬火所得马氏体含量高于0.4、0.6 MPa压力下淬火,同时,贝氏体含量也更少;模块表面和心部主要表现为热应力和组织应力。SDDVA钢模块在0.4、0.6和0.9 MPa压力条件下真空高压气淬可生产的理论最大厚度分别为280、320和380 mm。     

温度和相变影响的弹塑性本构关系及应用

通过考虑温度和相变对等效物性参数的影响,建立了包含附加应力和应变的弹塑性增量本构关系,并采用该本构关系和ABAQUS软件构建了淬火过程的数值模拟平台.该本构模型引入的附加应力和应变分别由温度变化和相演化引起的.具有明确的物理意义.通过对26Cr2Ni4MoV钢的圆筒零件水淬过程的模拟表明,该模型能够正确地分析残余应力沿半径方向的分布规律.并且在截面中间部位残余应力值和靠近外表面的应力峰值与实测值更加接近,说明全面考虑温度和相变影响的弹塑性增量本构关系可改善模拟计算的精度.     

感应淬火工艺参数优化和组织硬度分布预测

基于ANSYS模拟S45C轴的感应淬火过程,提出了感应淬火工艺的电流密度J8、电流频率f、加热时间t和一定水压下喷水冷却时间t1等参数的确定方法,在其工艺参数优化基础上预测了感应淬火的组织和硬度分布,并将模拟结果与采用Carsi组织预测修正模型的计算结果及实测组织硬度结果对比分析,结果表明预测工艺参数、组织和硬度的方法可行;同时考虑感应淬火冷却过程的换热系数h变化对计算组织和硬度分布影响.     

大型支承辊淬火工艺稳健设计优化数值模拟

为了得到较深的淬硬层,利用田口稳健设计方法,并通过Deform软件的热处理模块对支承辊的淬火过程进行数值模拟分析,以马氏体体积分数50％处的深度为目标值,选取淬火方式、淬火温度、冷却时间和淬火介质温度为控制因素,淬火温度的测量误差、工件转移时间和车间温度为噪声因素,对大型支承辊的淬火工艺参数进行设计优化,找到了影响目标值的显著因素,得到最优的淬火工艺为920℃喷雾淬火,冷却时间为7h,淬火介质温度为60℃.对初始和最优淬火工艺方案分别进行了模拟计算,结果表明,马氏体层由原来的119.4mm加深到196.8 mm.     

大规格带肋钢筋余热处理过程的有限元模拟

对生产大规格余热处理钢筋存在的力学性能不稳定、弯曲合格率低等问题进行了分析,指出解决此问题的关键,是选择合理的轧后控制冷却工艺。采用 限元法对φ３２ｍｍ大规格带肋钢筋轧后余热处理过程的温度场进行了模拟分析,并找出了头尾温度不均匀的原因。     

Numerical simulation of steel quenching

The algorithm and computer program are completed to simulate the quenching of complex cylinders, cones, spheres, etc. Numerical simulation of steel quenching is a complex problem, dealing with estimation of microstructure and hardness distribution, and also dealing with evaluation of residual stresses and distortions after quenching. The nonlinear finite volume method has been used in numerical simulation. By the established computer program, mechanical properties and residual stresses and strains distributions in the quenched specimen can be given at every moment of quenching.     

高强度预应力钢棒感应加热过程的数值分析

采用非线性铁磁性材料的电磁场和温度场模型,对高强度预应力钢棒热处理生产线的感应加热过程进行了数值分析。结果表明,数值分析的结果与实际生产线测量得到的钢棒表面温度曲线十分吻合。在此基础上,详细分析了影响加热效率和温度均匀性的主要因素为加热电流频率和感应线圈载荷电流强度。     

钢轨中频感应正火三维温度场数值模拟

基于COMSOL Multi-Physics软件采用三维电磁-热耦合数值模型对钢轨中频感应正火加热过程进行了数值模拟,并研究了电流,频率和感应加热器与钢轨之间间隙对钢轨最终温度场的影响规律。模拟结果显示,钢轨轨脚温度上升最快,轨腰温度上升最慢,轨头温度会在某一时刻超过轨脚达到最高。随着感应器电流密度增加和电流频率的增大,钢轨升温速度不断升高;随感应器与钢轨间的间隙的加大,钢轨升温速度降低。